EP0479010A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Sterilisieren, Füllen und Verschliessen einer Füllöffnung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Sterilisieren, Füllen und Verschliessen einer Füllöffnung Download PDF

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EP0479010A1
EP0479010A1 EP91115617A EP91115617A EP0479010A1 EP 0479010 A1 EP0479010 A1 EP 0479010A1 EP 91115617 A EP91115617 A EP 91115617A EP 91115617 A EP91115617 A EP 91115617A EP 0479010 A1 EP0479010 A1 EP 0479010A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
aseptic chamber
filling
containers
housing
Prior art date
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Granted
Application number
EP91115617A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0479010B1 (de
Inventor
Werner Stahlecker
Oskar Karolyi
Pertti Kleemola
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Michael Hoerauf Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Michael Hoerauf Maschinenfabrik GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0479010B1 publication Critical patent/EP0479010B1/de
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/027—Packaging in aseptic chambers

Definitions

  • the invention relates to a device for sterilizing, filling and closing containers having a filling opening, having a housing having a container inlet and a container outlet and an aseptic chamber arranged therein, to which the containers can be fed via a transport device.
  • the aseptic chamber is designed as a tunnel extending in the machine longitudinal direction, through which the cup-like containers to be filled are transported by means of a chain.
  • the entire interior of the tunnel must be continuously supplied with aseptic air in order to maintain a higher pressure in the filling chamber than in the upstream sterilization chamber and in the surroundings. The effort for operating such a device is therefore great.
  • the invention has for its object to make the above-mentioned device as simple as possible and so that the effort required for operation, in particular on sterilized medium, remains as low as possible.
  • the object is achieved in that the aseptic chamber is assigned to the transport device in such a way that only the regions of the container containing the filling openings protrude into the aseptic chamber.
  • a closure associated with the filling opening for example a so-called pull tab
  • the pull tab is expediently already attached to the end pieces of the container before the end pieces (lid and bottom) are inserted into the container. This pull tab can then be sterilized in one go with the inside of the can, so that a separate operation is not required.
  • the housing containing the aseptic chamber is preferably hermetically sealed except for the container inlet and the container outlet. This leads to the advantage that the device can also be kept sufficiently clean outside the actual aseptic chamber. In particular, there is the advantage that both the aseptic chamber and the housing surrounding it can be subjected to a washing process from time to time which serves to sterilize the entire machine at periodic intervals, for example once a day.
  • a, preferably the lower, boundary of the aseptic chamber is formed by the transport device itself, which is designed as a carrier that transports the containers.
  • the transport device is advantageous in that a step-by-step cycle table rotating about a vertical axis, the circumference of which is guided close to the housing surrounding it.
  • a cycle table ensures, for example in comparison to a chain transport, an outer exact movement and a high positioning accuracy.
  • such a tactical table can be installed in a relatively limited space, so that a very compact design is created.
  • the tactical table is expediently designed in the form of a disk and provided with holders which clamp the containers on the outer circumference. With such a configuration, additional coupling means for the containers can be dispensed with.
  • the aseptic chamber is divided into zones separated by locks for the container inlet and the container outlet, for sterilizing and for filling and closing the containers.
  • the aseptic chamber is under atmospheric pressure. This reduces any sealing problems.
  • the device according to FIGS. 1 and 2 essentially consists of a base machine (1), to which a transport unit (2) for feeding the containers (3) to be filled and a transport unit (4) for removing them are assigned.
  • the base machine (1) is assigned a housing (6) in which there are devices (5) for sterilizing and filling containers (3) as well as other devices for establishing and maintaining the sterility of the entire device.
  • the transport unit (2) which feeds the container (3) in the direction of the arrow (B) to the housing (6), initially contains a station (7) in which a group of three containers (3) each crosswise from a conveyor device (only indicated) Transport unit (2) is inserted.
  • the transport unit (2) contains a subsequent station (8) which is used to align the three containers (3) in a group.
  • This alignment can be, for example, the correct positioning of a filling opening (9) which is provided in the can lid (16) of a casing sleeve (14) (see also FIGS. 3 and 4).
  • the containers (3) are located on a stationary rail (10), being fixed laterally by two holding jaws (11 and 12) forming a clamping device (FIG. 4).
  • the containers (3) After aligning in station (8), the containers (3) remain permanently clamped so that the orientation is no longer lost. This is done in that the container (3) is taken over and held by another pair of jaws in station (8), while the holding jaws (11 and 12) move back in the open state.
  • the holding jaws (11, 12) can be moved alternately in the direction of the arrows (K and L), so that a group of three of containers (3) can be transported in the direction of the arrow (B).
  • Each holding jaw (11, 12) is in turn movable in the transverse direction, i.e. according to the directions of the arrows (M and N) or (P and Q).
  • the station (8) for aligning the containers (3) is finally followed by a station (13), which is only indicated by dash-dotted lines in FIG. 2 and contains the devices, for example, about a closure piece (17) assigned to the filling opening (9) on the can lid (16) local seal and erect (see also Fig. 3).
  • the closure piece a so-called pull tab, remains open and raised so that the container (3) can then be cleaned and filled.
  • the pull tab is fed from a film roll, not shown, and cut off.
  • the container inlet (18) into the housing (6) follows, a group of three (20) of containers (3) initially being transferred to an intermediate table (19) which can be moved in the direction of the arrow (D and E) and which transfers a group of three (20) of containers (3) to a disk-like tact table (21) which rotates in the direction of the arrow (A) about a vertical axis, switched in steps.
  • Three containers (3) are inserted from below through a holder (24 or 24 ') of the tact table (21) (Fig. 3). Therefore two possible embodiments for the holder are shown in FIG.
  • a slightly conical holder (24) which is arranged in a corresponding hole in the tact table (21); to the left of the center line, on the other hand, an alternative is a cylindrical holder (24 '), the diameter of which is reduced in the clamping area.
  • the containers (3) are each held in their upper region by clamping (24 or 24 ').
  • the rails (23) are designed as tubes to which a washing system, which will be explained later, is connected.
  • the transport unit (2) is mechanically driven by the base machine (1), with all important movements of the individual stations being generated mechanically via cam mechanisms.
  • the stationary ring (23) which is to be regarded as a safety support for the container (3), can be adjusted in the direction of the arrow (F or G) by means of a stamp (22) in accordance with the respective height format of the container (3).
  • the stamps (22) are quasi stationary.
  • the transport unit (4) which in each case removes a group of three containers (3) in the direction of the arrow (C) from the housing (6), takes over the sterilized, filled and closed containers (3) from the cycle table (21). Further stations for possible additional work, for example signing, can be provided here.
  • the container outlet is labeled (25).
  • the transport unit (4) is also mechanically driven from the base machine (1), with all important movements of the individual stations being generated mechanically via cam mechanisms.
  • the basic machine (1) which contains a base frame (26) for all mechanical drives, has the tact table (21), which has a total of three rows (81) (see FIG. 2) for the containers (3) to be treated.
  • the multi-row tact table (21) is incremented. It is assigned a so-called lifting yoke (27), which has a plate (28) for holding tools, for example blowing nozzles (40) for hot air or filling heads (41) for liquid contents (see FIG. 1).
  • An essential component of the housing (6) placed on the base machine (1) is an essentially circular aseptic chamber (29) which has a rectangular cross section with an upper boundary wall (75) through which the individual tools are guided.
  • the lower boundary wall of the aseptic chamber (29) is formed by the tact table (21), which has the shape of a circular disk and is guided with its circumference close to the ring wall of the housing (6), which at the same time the ring wall of the aseptic chamber ( 29) forms.
  • the aseptic chamber (29) thus consists in principle of the side walls and the roof of the housing (6) and a bottom, which is formed by the tact table (21) and the inside of the container (3) to be sterilized.
  • the aseptic chamber (29) is used for the actual sterilization of the relevant parts of the container (3) and is located in the housing (6), which in turn is largely hermetically sealed from the outside.
  • the aseptic chamber (29) see Figs. 1 and 3
  • the inside of the container (3), the can lid (16) and the pull tabs (17) are sterilized in one go, i.e.
  • the aseptic chamber (29) consists of a first zone (30), which is assigned to the container inlet (18) and the container outlet (25), and also a zone (31) for cleaning the containers (3 ) and finally a zone (32) for filling and closing the container (3).
  • the three zones (30, 31, 32) are separated from one another by locks (33, 34, 35).
  • the locks (33, 34, 35) are designed so that the containers (3) themselves take over the sealing of the adjacent zone. They are also designed so that when the containers (3) are extended or retracted into the aseptic chamber (29) there is always a container (3) in the respective lock (33, 34, 35). This avoids an increased exchange of air with the environment, which on the one hand leads to a lower sterile air consumption in the aseptic chamber (29) and on the other hand to a lower carry-over of foreign germs into the aseptic chamber (29).
  • the housing (6) is provided with suction devices (36, 37, 38) (Fig. 1) which are connected both to the aseptic chamber (29) and to the areas above or below.
  • a suction device (36) is also assigned to the area (74) of the housing (6) above the aseptic chamber (29).
  • the tools for the individual 30 workstations (42 to 71) described below are mounted on the lifting yoke (27), which can be raised and lowered in the direction of the arrow (H and I), so that the tools can be delivered to the containers (3).
  • the first station (42) of the cycle table (21) is assigned to the container inlet (18) and is used to insert a group of three (20) of containers (3) from below into the holders (24) of the cycle table (21).
  • Each container (3) of the group of three (20) is assigned to a row (81).
  • the subsequent stations (43 and 44) form a lock (33) between the zones (30 and 31) already described.
  • An empty space follows station (45).
  • the containers (3) are preheated with hot air, so that later on, during the sterilization, no excessive drops form on the inner wall of the containers (3).
  • steam which is obtained from an aqueous solution of approx. 65% water and approx. 35% hydrogen peroxide, is then introduced into the interior of the container (3) through the filling openings (9) the area of the container (3) surrounding the filling opening (9) above the cycle table (21) is also sterilized.
  • An empty station (48) follows again.
  • zone (31) The eight subsequent stations (49 to 56) of zone (31) are used to blow in hot air in order to dry the containers (3) completely.
  • a blowing device for sterile air At the lock (34) between the zones (31, 32), at the stations (57, 58), there is a blowing device for sterile air.
  • the following zone (32) serves to fill and close the sterilized containers (3).
  • Two filling heads (59, 61) are provided, with an empty station (60) in between, which is kept free for further customer requests.
  • foam suction takes place, in the station (63), if desired, inert gas can be blown in.
  • the subsequent stations (64, 65) are used for heat sealing and subsequent cold resealing of the individual pull tabs (17).
  • An empty station (66) preferably follows.
  • the stations (67, 68) again form a lock (35) between the zones (32 and 30). This is followed by the station (69) for discharging a group of three (20) of containers (3) from the tact table (21). This is done in that a stamp mounted in the lifting yoke (27) pushes the container (3) from above out of the holder (24 or 24 ') of the cycle table (21).
  • the stations (70 and 71) can be provided for identifying the containers, for example the date or the like.
  • Blower devices (39) maintain the flow conditions within the aseptic chamber (29) which are important for the sterility of the machine.
  • additional sterile cooling air is supplied via a blower device, so that a slight overpressure arises compared to the remaining zones (30 and 31) and no contaminated atmosphere can get into the filling area.
  • the amount of air required is only very small because of the relatively small cross section of the aseptic chamber (29) and the division into zones.
  • a washing process is carried out for the cleaning and sterilization of the entire machine.
  • Various line systems are provided for this, for example a washing device (76) with blowing openings (not shown in more detail) and a sterile air device (72) with blowing devices (73) which are directed both into the aseptic chamber (29) and into the space (74) above it .
  • the transport unit (2) and the transport unit (4) are automatically decoupled from the drive of the base machine (1), so that the openings for the container inlet (18) and the container outlet (25) can be hermetically closed. In this state, the machine is subjected to the washing process.
  • the washing device consists of line systems (not shown in more detail) for supplying, shutting off and distributing the washing media, and also heating devices.
  • the device in the broader sense includes devices for extracting hot air and sterile air, as well as devices for sterilizing and supplying the filling material, as well as the devices for preparing and supplying and removing the washing media, which have not yet been described in detail.
  • a hot air supply (77) can be seen, which is connected to flexible lines (78) for the blowing nozzles (40). Furthermore, the filling heads (41) are connected by flexible lines (79) to a tank (80) for liquid contents.
  • the aseptic chamber (29) is sealed at the bottom by the disk-shaped tact table (21).
  • the entire interior of the housing (6) is already sufficiently sterile, although the actual aseptic chamber (29) is kept particularly sterile.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Sterilisieren,Füllen und Verschließen von eine Füllöffnung aufweisenden Kartondosen ist eine Aseptikkammer vorgesehen, in die nur die die Füllöffnungen enthaltenden Bereiche der Kartondosen hineinragen. Zum Transport der Kartondosen durch die Aseptikkammer ist ein um eine vertikale Achse rotierender, schrittweise weiterschaltender Takttisch vorgesehen. Dieser bildet zugleich die untere Begrenzung der Aseptikkammer. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren, Füllen und Verschließen von eine Füllöffnung aufweisenden Behältern, mit einem einen Behältereinlauf und einen Behälterauslauf aufweisenden Gehäuse und einer in diesem angeordneten Aseptikkammer, der die Behälter über eine Transporteinrichtung zuführbar sind.
  • Bei einer Vorrichtung dieser Art (EP 342 690 A1) ist die Aseptikkammer als ein sich in Maschinenlängsrichtung erstreckender Tunnel ausgebildet, durch den die zu befüllenden becherartigen Behälter mittels einer Kette transportiert werden. Bei einer solchen Vorrichtung muß der gesamte Tunnelinnenraum ständig mit aseptischer Luft beaufschlagt werden, um in der Füllkammer einen höheren Druck als in der vorgeschalteten Sterilisierkammer und in der Umgebung aufrechtzuerhalten. Der Aufwand für den Betrieb einer solchen Vorrichtung ist daher groß.
  • Bei einer anderen Vorrichtung ähnlicher Art (DE 38 09 852 A1), die insbesondere zum aseptischen Befüllen von Flaschen vorgesehen ist, werden die Behälter mittels eines Rotors zu den einzelnen Arbeitsstationen transportiert. Jeder einzelne Behälter wird dabei von einer gesonderten, der Behälterform angepaßten aseptischen Kammer umschlossen, die über den Behälter gestülpt wird und die unter Überdruck steht. Bei einer solchen Vorrichtung kann zwar der Verbrauch aseptischer Luft klein gehalten werden, die Handhabung einer solchen Einrichtung ist aber kompliziert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung möglichst einfach und so zu gestalten, daß der für den Betrieb notwendige Aufwand, insbesondere an sterilisiertem Medium, so gering wie möglich bleibt.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Aseptikkammer der Transporteinrichtung so zugeordnet wird, daß nur die die Füllöffnungen enthaltenden Bereiche der Behälter in die Aseptikkammer hineinragen.
  • Beim Sterilisieren beispielsweise einer Kartondose, die neben einem in eine Kartonhülse eingesetzten Boden auch einen bereits eingesetzten Dosendeckel mit einer noch offenen Füllöffnung aufweist, brauchen somit nur das Innere der Dose sowie der Dosendeckel sterilisiert zu werden. Vom Dosenäußeren werden nur diejenigen Teile mitsterilisiert, die im unmittelbaren Umgebungsbereich der Füllöffnung und des Dosendeckels liegen. Dabei kann vorgesehen werden, daß bereits vor dem Sterilisieren ein der Füllöffnung zugeordneter Verschluß, beispielsweise ein sogenannter Pulltab, örtlich angesiegelt und aufgerichtet wird. Zweckmäßig wird das Pulltab dabei bereits an den Endstücken des Behälters angebracht, bevor die Endstücke (Deckel und Boden) in den Behälter eingesetzt werden. Dieser Pulltab kann dann in einem Zuge mit dem Doseninneren sterilisiert werden, so daß ein gesonderter Arbeitsgang entfällt. Während somit bei herkömmlichen aseptischen Füllanlagen das Sterilisieren des Behälters und des Verschlusses im allgemeinen in getrennten Funktionseinheiten, zumeist sogar in getrennten aseptischen Kammern erfolgt, wird gemäß der Erfindung der Vorteil erreicht, daß beide Elemente zusammen in der gleichen Kammer und ohne zusätzlichen mechanischen Aufwand sterilisiert werden.
  • Vorzugsweise ist das die Aseptikkammer enthaltende Gehäuse bis auf den Behältereinlauf und den Behälterauslauf hermetisch abgedichtet. Dies führt zu dem Vorteil, daß auch außerhalb der eigentlichen Aseptikkammer die Vorrichtung ausreichend sauber gehalten werden kann. Insbesondere ergibt sich der Vorteil, daß sowohl die Aseptikkammer als auch das diese umgebende Gehäuse von Zeit zu Zeit in einem Zuge einem Waschvorgang unterworfen werden kann, der der Sterilisation der gesamten Maschine in periodischen Abständen, beispielsweise einmal täglich, dient.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung wird eine, vorzugsweise die untere, Begrenzung der Aseptikkammer durch die Transporteinrichtung selbst gebildet, die als die Behälter transportierender Träger ausgebildet wird. Dies führt zu einer besonders einfachen Ausgestaltung der Aseptikkammer, bei der auf eine zusätzliche Wandung verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist dabei bei Verwendung eines zylindrischen Gehäuses der Träger ein um eine vertikale Achse rotierender, schrittweise weiterschaltender Takttisch, dessen Umfang dicht an dem ihn umgebenden Gehäuse geführt ist. Ein derartiger Takttisch gewährleistet, beispielsweise im Vergleich zu einem Kettentransport, einen äußeren exakten Bewegungsablauf und eine hohe Positionier genauigkeit. Darüber hinaus läßt sich ein solcher Takttisch in einem relativ begrenzten Raum anbringen, so daß eine sehr kompakte Bauweise entsteht.
  • Zweckmäßig ist der Takttisch scheibenartig ausgebildet und mit die Behälter am Außenumfang klemmenden Halterungen versehen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann auf zusätzliche Kupplungsmittel für die Behälter verzichtet werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Aseptikkammer in durch Schleusen getrennte Zonen für den Behältereinlauf und den Behälterauslauf, für das Sterilisieren sowie für das Füllen und Verschließen der Behälter unterteilt. Dadurch kann der Bedarf an Sterilluft bzw. die Absaugmenge klein gehalten werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aseptikkammer unter atmosphärischem Druck steht. Dadurch werden etwaige Abdichtungsprobleme verringert.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf die nur schematisch dargestellte Vorrichtung der Fig. 1, wobei einige Bauteile weggelassen wurden,
    • Fig. 3 die Halterung der Behälter während des Transports durch die Aseptikkammer und
    • Fig. 4 die Halterung der Behälter während des Zutransportes zur Aseptikkammer.
  • Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus einer Basismaschine (1), welcher eine Transporteinheit (2) zum Zuführen der zu befüllenden Behälter (3) sowie eine Transporteinheit (4) zum Abführen derselben zugeordnet sind. Der Basismaschine (1) ist ein Gehäuse (6) zugeordnet, in welchem sich Einrichtungen (5) zum Sterilisieren und Befüllen von Behältern (3) sowie weitere Einrichtungen zum Herstellen und Aufrechterhalten der Sterilität der gesamten Vorrichtung befinden.
  • Die Transporteinheit (2), welche Behälter (3) in Pfeilrichtung (B) dem Gehäuse (6) zuführt, enthält zunächst eine Station (7), in der jeweils eine Gruppe von drei Behältern (3) von einer nur angedeuteten Fördereinrichtung quer in die Transporteinheit (2) eingeschoben wird. Die Transporteinheit (2) enthält eine nachfolgende Station (8), die dem Ausrichten der drei Behälter (3) einer Gruppe dient. Bei diesem Ausrichten kann es sich beispielsweise um das lagerichtige Positionieren einer Füllöffnung (9) handeln, die im Dosendeckel (16) einer Mantelhülse (14) angebracht ist (siehe hierzu auch Fig. 3 und 4). Während dieses Ausrichtens befinden sich die Behälter (3) auf einer stationären Schiene (10), wobei sie seitlich durch zwei eine Klemmeinrichtung bildende Haltebacken (11 und 12) fixiert sind (Fig. 4). Nach dem Ausrichten in Station (8) bleiben die Behälter (3) permanent geklemmt, damit die Orientierung nicht mehr verlorengeht. Dies geschieht dadurch, daß in Station (8) die Behälter (3) von einem weiteren Klemmbackenpaar übernommen und gehalten werden, während die Haltebakken (11 und 12) in geöffnetem Zustand zurückfahren. Die Haltebacken (11, 12) sind changierend in Pfeilrichtungen (K und L) bewegbar, so daß jeweils eine Dreiergruppe von Behältern (3) in Pfeilrichtung (B) weitertransportierbar ist. Jeder Haltebacken (11, 12) ist seinerseits in Querrichtung bewegbar, d.h. entsprechend den Pfeilrichtungen (M und N) bzw. (P und Q). Nach dem Transport einer Dreiergruppe von Behältern (3) lösen sich die Haltebacken (11, 12) in Pfeilrichtung (M und Q), werden dann in Pfeilrichtung (K) zurückgezogen und ergreifen eine weitere Dreiergruppe von Behältern (3),indem sie sich wieder in Pfeilrichtungen (N und P) bewegen.
  • Der Station (8) zum Ausrichten der Behälter (3) folgt schließlich eine Station (13) nach, die in Fig. 2 nur strichpunktiert angedeutet ist und die Einrichtungen enthält, um beispielsweise ein der Füllöffnung (9) zugeordnetes Verschlußstück (17) am Dosendeckel (16) örtlich anzusiegeln und aufzurichten (siehe auch Fig. 3). Das Verschlußstück, ein sogenanntes Pulltab, bleibt geöffnet und aufgerichtet, damit der Behälter (3) anschließend gereinigt und gefüllt werden kann. Das Pulltab wird von einer nicht dargestellten Folienrolle zugeführt und abgeschnitten.
  • Nach der Station (13) folgt der Behältereinlauf (18) in das Gehäuse (6), wobei eine Dreiergruppe (20) von Behältern (3) zunächst auf einen Zwischentisch (19) übergeben wird, der in Pfeilrichtung (D und E) bewegbar ist und der eine Dreiergruppe (20) von Behältern (3) einem scheibenartigen Takttisch (21) übergibt, der in Pfeilrichtung (A) um eine vertikale Achse, schrittweise geschaltet, rotiert. Dabei werden jeweils drei Behälter (3) von unten durch jeweils eine Halterung (24 bzw. 24') des Takttisches (21) eingeführt (Fig. 3). Daher sind zwei mögliche Ausführungsformen für die Halterung in der Fig.3 gezeigt. Rechts der Mittellinie (M) des Behälters (3) ist eine leicht konische Halterung (24) angedeutet, die in einer entsprechenden Bohrung des Takttisches (21) angeordnet ist; links der Mittellinie dagegen ist als Alternative eine zylindrische Halterung (24') dargestellt, deren Durchmesser im Klemmbereich verringert ist. In beiden Fällen sind die Behälter (3) jeweils in ihrem oberen Bereich durch die Halterungen (24 bzw. 24') durch Klemmung gehalten.
  • Unterhalb des Bodens (15) der geklemmt gehaltenen Behälter (3) verlaufen stationär angeordnete ringförmige Schienen (23), die normalerweise die Behälter (3) nicht berühren, sondern nur zur Sicherheit angebracht sind, falls die Klemmung der Behälter (3) durch die Halterung (24 bzw. 24') im Einzelfall einmal unzureichend sein sollte. Die Schienen (23) sind als Rohre ausgebildet, an die ein Waschsystem, welches später noch erläutert wird, angeschlossen ist.
  • Die Transporteinheit (2) wird von der Basismaschine (1) aus mechanisch angetrieben, wobei alle wichtigen Bewegungen der einzelnen Stationen mechanisch über Kurvengetriebe erzeugt werden. Der stationäre Ring (23), der als Sicherheitsabstützung der Behälter (3) anzusehen ist, kann über Stempel (22) entsprechend dem jeweiligen Höhenformat der Behälter (3) in Pfeilrichtungen (F oder G) verstellt werden. Bei Betrieb eines bestimmten Formates von Behältern (3) sind die Stempel (22) quasi stationär.
  • Die Transporteinheit (4), welche jeweils eine Dreiergruppe von Behältern (3) in Pfeilrichtung (C) aus dem Gehäuse (6) abführt, übernimmt die sterilisierten, gefüllten und verschlossenen Behälter (3) vom Takttisch (21). Es können hier weitere Stationen für eventuelle Zusatzarbeiten, beispielsweise ein Signieren, vorgesehen sein. Der Behälterauslauf ist mit (25) bezeichnet. Auch die Transporteinheit (4) wird von der Basismaschine (1) aus mechanisch angetrieben, wobei auch hier alle wichtigen Bewegungen der einzelnen Stationen mechanisch über Kurvengetriebe erzeugt werden.
  • Die Basismaschine (1), die ein Untergestell (26) für alle mechanischen Antriebe enthält, besitzt den Takttisch (21), der insgesamt drei Reihen (81) (siehe Fig. 2) für die zu behandelnden Behälter (3) aufweist. Der mehrreihige Takttisch (21) wird schrittweise weitergeschaltet. Ihm ist ein sogenanntes Hubjoch (27) zugeordnet, welches einen Teller (28) zur Aufnahme von Werkzeugen aufweist, beispielsweise Blasdüsen (40) für Heißluft oder Füllköpfe (41) für flüssiges Füllgut (siehe Fig. 1).
  • Wesentlicher Bestandteil des auf der Basismaschine (1) aufgesetzten Gehäuses (6) ist eine im wesentlichen kreisringförmige aseptische Kammer (29), die einen rechteckigen Querschnitt mit einer oberen Begrenzungswand (75) aufweist, durch die die einzelnen Werkzeuge geführt sind. Die untere Begrenzungswand der Aseptikkammer (29) wird von dem Takttisch (21) gebildet, der die Form einer kreisförmigen Scheibe aufweist und mit seinem Umfang dicht an der Ringwand des Gehäuses (6) geführt ist, die in diesem Bereich zugleich die Ringwand der Aseptikkammer (29) bildet. Die Aseptikkammer (29) besteht somit im Prinzip aus den Seitenwänden und dem Dach des Gehäuses (6) sowie einem Boden, welcher durch den Takttisch (21) sowie die Innenseite der zu sterilisierenden Behälter (3) gebildet wird. Die aseptische Kammer (29) dient dem eigentlichen Sterilisieren der relevanten Teile der Behälter (3) und befindet sich in dem Gehäuse (6), welches seinerseits nach außen weitgehend hermetisch abgedichtet ist. In die Aseptikkammer (29) (siehe Fig. 1 und 3) ragen nur die den Takttisch (21) durchdringenden Dosendeckel (16) und die Pulltabs (17) hinein (Fig. 3), d.h. die die Füllöffnungen (9) enthaltenden Bereiche der vorzugsweise als Kartondosen ausgebildeten Behälter (3). Dies bedeutet, daß nur diese genannten Teile des Dosenäußeren sterilisiert zu werden brauchen. Ein Neueinschleppen von Keimen ist bei dieser Anordnung gering. Das Innere der Behälter (3), die Dosendeckel (16) und die Pulltabs (17), werden in einem Zuge sterilisiert, d.h. es sind keine separaten Einrichtungen zum Sterilisieren der Verschlüsse (17) nötig. Der Sterilisierungsvorgang erfolgt unter atmosphärischem Druck. Die beschriebene Form der Innenseite der Aseptikkammer (29) bringt konkrete technische Vorteile. Das vor dem Sterilisieren erforderliche Erhitzen der Oberfläche der Behälter (3) kann mit wesentlich geringerer Temperatur ausgeführt werden, da jetzt die Möglichkeit besteht, die Behälter (3) von innen mit steriler Heißluft, jedoch von außen mit gewöhnlichen Heizelementen zu erwärmen. Die sterile Heißluft, welche die Innenseite der Behälter (3) erwärmt, kann auf einem niedrigen Temperaturniveau gehalten werden, da die Erhitzung von außen unterstützt wird. Gegenüber herkömmlichen Einrichtungen konnte dabei eine Temperaturabsenkung um 80 auf 120 Celcius erreicht werden. Behälter (3), welche innen normalerweise mit Polyester beschichtet sind, werden auf diese Weise schonender behandelt. Außerdem wird teure Sterilluft gespart.
  • Die aseptische Kammer (29) besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus einer ersten Zone (30), welche dem Behältereinlauf (18) und dem Behälterauslauf (25) zugeordnet ist, ferner einer Zone (31) für die Reinigung der Behälter (3) sowie schließlich einer Zone (32) für das Befüllen und Verschließen der Behälter (3). Die drei Zonen (30, 31, 32) sind durch Schleusen (33, 34, 35) voneinander getrennt. Die Schleusen (33, 34, 35) sind dabei so ausgeführt, daß die Behälter (3) selbst die Abdichtung zu der jeweils benachbarten Zone übernehmen. Sie sind auch so ausgestaltet, daß sich beim Aus- oder Einfahren der Behälter (3) in die aseptische Kammer (29) immer ein Behälter (3) in der jeweiligen Schleuse (33, 34, 35) befindet. Dadurch wird ein erhöhter Luftaustausch mit der Umgebung vermieden, was zum einen zu einem geringeren Sterilluftverbrauch in der Aseptikkammer (29) und zum anderen zu einer geringeren Verschleppung von Fremdkeimen in die Aseptikkammer (29) führt.
  • Das Gehäuse (6) ist mit Absaugvorrichtungen (36, 37, 38) versehen (Fig. 1), die sowohl an die Aseptikkammer (29) als auch an die darüber- oder darunterliegenden Bereiche angeschlossen sind. Insbesondere ist auch eine Saugvorrichtung (36) dem über der Aseptikkammer (29) liegenden Bereich (74) des Gehäuses (6) zugeordnet. Die Werkzeuge für die einzelnen nachfolgend beschriebenen 30 Arbeitsstationen (42 bis 71) sind an dem Hubjoch (27) montiert, welches in Pfeilrichtung (H und I) heb- und senkbar ist, so daß die Werkzeuge den Behältern (3) zustellbar sind.
  • Die erste Station (42) des Takttisches (21) ist dem Behältereinlauf (18) zugeordnet und dient dem Einschieben einer Dreiergruppe (20) von Behältern (3) von unten in die Halterungen (24) des Takttisches (21). Jeder Behälter (3) der Dreiergruppe (20) ist dabei einer Reihe (81) zugeordnet.
  • Die nachfolgenden Stationen (43 und 44) bilden eine Schleuse (33) zwischen den bereits beschriebenen Zonen (30 und 31). Es folgt eine Leerstation (45). In der nachfolgenden Zone (46) werden die Behälter (3) mit Heißluft vorgewärmt, damit sich später beim Sterilisieren an der Innenwandung der Behälter (3) keine zu großen Tropfen bilden. In der nachfolgenden Station (47) wird dann Dampf, der aus einer wäßrigen Lösung von ca. 65 % Wasser und ca. 35 % Wasserstoffperoxid gewonnen wird, in das Innere der Behälter (3) durch die Füllöffnungen (9) hindurch eingeführt, wobei auch der die Füllöffnung (9) umgebende Bereich der Behälter (3) oberhalb des Takttisches (21) mitsterilisiert wird. Es folgt wiederum eine Leerstation (48).
  • Die acht nachfolgenden Stationen (49 bis 56) der Zone (31) dienen dem Einblasen von Heißluft, um die Behälter (3) vollständig zu trocknen. An der Schleuse (34) zwischen den Zonen (31, 32), an den Stationen (57, 58), befindet sich eine Blaseinrichtung für Sterilluft.
  • Die nachfolgende Zone (32) dient dem Füllen und Verschließen der sterilisierten Behälter (3). Es sind zwei Füllköpfe (59, 61) vorgesehen, mit einer dazwischenbefindlichen Leerstation (60), die für weitere Kundenwünsche freigehalten ist. In einer nachfolgenden Station (62) erfolgt ein Schaumabsaugen, in der Station (63) kann, falls erwünscht, Inertgas eingeblasen werden.
  • Die anschließenden Stationen (64, 65) dienen dem Heißsiegeln und anschließenden Kalt-Nachsiegeln der einzelnen Pulltabs (17). Es folgt vorzugsweise eine Leerstation (66).
  • Die Stationen (67, 68) bilden wieder eine Schleuse (35) zwischen den Zonen (32 und 30). Es folgt die Station (69) für das Ausschleusen einer Dreiergruppe (20) von Behältern (3) aus dem Takttisch (21). Dies geschieht dadurch, daß ein im Hubjoch (27) montierter Stempel die Behälter (3) von oben aus der Halterung (24 bzw. 24') des Takttisches (21) schiebt. Die Stationen (70 und 71) können für Kennzeichnungen der Behälter, beispielsweise der Angabe des Datums o.dgl., vorgesehen sein.
  • Enge Spalte in der aseptischen Kammer (29) sowie die Schleusen (33, 34 und 35) zwischen den einzelnen Zonen (30, 31, 32) der aseptischen Kammer (29) halten in Verbindung mit den Absaugvorrichtungen (36, 37, 38) sowie Gebläsevorrichtungen (39) die für die Sterilität der Maschine wichtigen Strömungsverhältnisse innerhalb der aseptischen Kammer (29) aufrecht. Beispielsweise wird in der Zone (32) der aseptischen Kammer (29) über eine Gebläsevorrichtung zusätzlich sterile Kühlluft zugeführt, so daß sich ein leichter Überdruck gegenüber den restlichen Zonen (30 und 31) einstellt und keine kontaminierte Atmosphäre in den Füllbereich gelangen kann. Die benötigte Luftmenge ist aber wegen des relativ kleinen Querschnitts der Aseptikkammer (29) und der Unterteilung in Zonen nur sehr gering. Zusätzlich wird aus den anderen Zonen (30 und 31) der aseptischen Kammer (29) abgesaugt, was die Strömungsverhältnisse unterstützt. Durch die günstige Anordnung der aseptischen Kammer (29), in die nur die die Füllöffnung (9) enthaltenen Bereiche der Behälter (3) hineinragen, wird der Bedarf an Sterilluft bzw. die Absaugmenge kleingehalten. Das Reinigen, Füllen und Verschließen der Behälter (3) geschieht innerhalb eines Gehäuses (6), welches hermetisch dicht ist und nur im Bereich des Behältereinlaufs (18) und des Behälterauslaufs (25) Öffnungen aufweist.
  • In periodischen Abständen, beispielsweise einmal täglich, wird ein Waschvorgang für die Reinigung und Sterilisation der gesamten Maschine vorgenommen. Hierfür sind verschiedene Leitungssysteme vorgesehen, beispielsweise eine Waschvorrichtung (76) mit nicht näher dargestellten Blasöffnungen sowie eine Sterilluftvorrichtung (72) mit Blaseinrichtungen (73), die sowohl in die aseptische Kammer (29) als auch in den darüber befindlichen Raum (74) gerichtet sind. Während des Waschvorgangs der Maschine werden die Transporteinheit (2) und die Transporteinheit (4) vom Antrieb der Basismaschine (1) automatisch entkoppelt, so daß auch die Öffnungen für den Behältereinlauf (18) und den Behälterauslauf (25) hermetisch geschlossen werden können. In diesem Zustand wird die Maschine dem Waschvorgang unterworfen. Die Waschvorrichtung besteht aus nicht näher dargestellten Leitungssystemen zum Zuführen, Absperren und Verteilen der Waschmedien sowie aus Heizeinrichtungen.
  • Zur Vorrichtung im weiteren Sinne gehören noch nicht näher beschriebene Einrichtungen zum Gewinnen von Heißluft, Sterilluft sowie Einrichtungen zum Sterilisieren und Zuführen des Füllgutes sowie die Einrichtungen zum Aufbereiten und Zu-und Abführen der Waschmedien.
  • In Fig. 1 ist noch eine Heißluftzufuhr (77) zu erkennen, die mit flexiblen Leitungen (78) für die Blasdüsen (40) verbunden ist. Ferner sind die Füllköpfe (41) mit flexiblen Leitungen (79) mit einem Tank (80) für flüssiges Füllgut verbunden.
  • Nach unten wird die Aseptikkammer (29), wie bereits erläutert, durch den scheibenförmigen Takttisch (21) abgedichtet. Bereits der ganze Innenraum des Gehäuses (6) ist ausreichend steril, wobei jedoch die eigentliche Aseptikkammer (29) in besonderem Maße keimfrei gehalten ist.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Sterilisieren, Füllen und Verschließen von eine Füllöffnung aufweisenden Behältern, mit einem einen Behältereinlauf und einen Behälterauslauf aufweisenden Gehäuse und einer in diesem angeordneten Aseptikkammer, der die Behälter über eine Transporteinrichtung zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aseptikkammer (29) der Transporteinrichtung (21) so zugeordnet ist, daß nur die die Füllöffnungen (9) enthaltenden Bereiche der Behälter (3) in die Aseptikkammer (29) hineinragen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Aseptikkammer (29) enthaltende Gehäuse (6) bis auf den Behältereinlauf (18) und den Behälterauslauf (25) hermetisch abgedichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine, vorzugsweise die untere, Begrenzung der Aseptikkammer (29) durch die als die Behälter (3) transportierender Träger (21) ausgebildete Transporteinrichtung gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) zylindrisch ist und der Träger (21) ein um eine vertikale Achse rotierender, schrittweise weiterschaltender Takttisch ist, dessen Umfang dicht an dem ihn umgebenden Gehäuse (6) geführt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Takttisch (21) scheibenartig ausgebildet und mit die Behälter (3) am Außenumfang klemmenden Halterungen (24; 24') versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aseptikkammer (29) in durch Schleusen (33, 34, 35) getrennte Zonen (30, 31, 32) für den Behältereinlauf (18) und den Behälterauslauf (25), für das Sterilisieren sowie für das Füllen und Verschließen der Behälter (3) unterteilt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Aseptikkammer (29) an einem Hubjoch (27) angeordnete Werkzeuge (40, 41) sowie Absaugvorrichtungen (37) und Gebläsevorrichtungen (73) hineinragen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aseptikkammer (29) auch dem Sterilisieren der den Füllöffnungen (9) zugeordneten Verschlüsse (17) dient.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aseptikkammer (29) mehrere nebeneinander angeordnete Reihen (81) von Behältern (3) zugeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aseptikkammer (29) unter atmosphärischem Druck steht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusen (33, 34, 35) so gestaltet sind, daß sich immer ein Behälter (3) in der Schleuse (33, 34, 35) befindet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aseptikkammer (29) im wesentlichen durch eine obere Begrenzungswand (75), eine seitliche äußere Ringwand eines Gehäuses (6), eine innere Ringwand, sowie durch einen den Boden bildenden Takttisch (21) und die Innenseite der Behälter (3) gebildet wird.
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