EP2599721A2

EP2599721A2 - Verpackungsmaschine für keimfreies Abpacken und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: EP2599721A2
Application number: EP20120194710
Authority: EP
Inventors: Gerhard Schubert
Original assignee: Gerhard Schubert GmbH
Current assignee: Gerhard Schubert GmbH
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: EP2599721B1; EP2599721A3; DE102011119657B4; DE102011119657A1

Abstract

Um beim keimfreien Abpacken von, z. B. Arzneimitteln, den Aufwand zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Erstverpackungen, die gefüllt werden sollen, in einem keimfrei verschließbaren Transportbehälter mittels einer Transportvorrichtung, etwa dem Transmodul, durch die Anlage zu bewegen und nur nach Aufsetzen einer dichten, sterilisierten oder sterilisierbaren Haube die Transportbehälter zu öffnen, sodass die Sterilität erhalten bleibt. Dadurch müssen nur einzelne, sehr kleine Räume steril gehalten werden und nicht der gesamte Umgebungsraum einer ganzen Abfüllstraße.

Description

I. Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine für das keimfreie Abpacken.

II. Technischer Hintergrund

Solche Verpackungsmaschinen für ein keimfrei in Erstverpackungen abzupackendes Produkt müssen sicherstellen, dass sowohl die Erstverpackung - beispielsweise ein Spritzen-Körper, eine Flasche oder eine Tube - als auch das darin einzubringende Produkt - meist eine Flüssigkeit - entweder keimfrei hergestellt werden oder vor dem Abpacken einen keimfreien Zustand erreichen, und in diesem abgefüllt und keimdicht verschlossen werden.
Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff "keimfrei" das vom jeweiligen Anwender gewünschte Maß an Keimfreiheit verstanden und unter dem Begriff "sterilisieren" der Vorgang zum Erreichen dieser Stufe der Keimfreiheit.
Dementsprechend wird bisher die in der Regel nicht keimfrei hergestellte Erstverpackung nach dem Einbringen in die Verpackungsmaschine und gegebenenfalls dem Einsetzen in einen Transportbehälter oder eine Umverpackung in eine Sterilisierstation verbracht und anschließend - innerhalb des sterilen Raumes der Sterilisierstation - das Produkt in die sterilisierten Erstverpackungen gefüllt und diese verschlossen. Da dies in der Regel an separaten hintereinander angeordneten Arbeitsstationen erfolgt, ist der Sterilraum, der all diese Stationen umgibt, relativ groß dimensioniert, und vor allem wird er von einer großen Anzahl schlecht zugänglicher und kompliziert zu reinigender Komponenten durchdrungen, beispielsweise Fördervorrichtungen, Durchführungen in Form von Kabeln und Schläuchen, Gelenken, Passstellen usw.
Da ein steriler Raum nie dauerhaft steril bleibt, muss er in Abständen immer wieder gereinigt und neu sterilisiert werden.
Der Aufwand hierfür steigt exponentiell an in Abhängigkeit davon wie groß der Raum ist und wie kompliziert die darin vorhandenen, zu reinigenden Komponenten sind.
Ein typischer Fall eines Produktionsablaufes sieht deshalb so aus, dass die Verpackungsmaschine 72 h durchgehend im Einsatz ist und danach eine Reinigung notwendig ist, die mindestens eine ganze Schicht dauert.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verpackungsmaschine sowie ein Verfahren für ihren Betrieb vorzuschlagen, bei dem der steril zu haltende Raum möglichst klein und möglichst einfach zu reinigen ist.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
An der Vorgehensweise gemäß der Erfindung ist neu, dass vorzugsweise nur das Innere der Transportbehälter, bestenfalls noch ein möglichst geringer Raum um die Transportbehälter herum, steril gehalten wird vom ersten Sterilisieren bis zum Beenden des Verschließens der gefüllten Erstverpackungen.
Vor allem wenn nur das Innere der Transportbehälter steril gehalten wird, im Inneren der Transportbehälter aber nach dem Sterilisieren mehrere Arbeitsschritte, wie Abfüllen und Verschließen durchgeführt werden müssen, die üblicherweise an separaten Arbeitsstationen stattfinden, müssen die Transportbehälter keimdicht verschließbar sein und für das Durchführen dieser Arbeitsschritte in einer dort hergestellten keimdichten Umgebung zeitlich begrenzt wieder geöffnet werden können.
Dies lässt sich auch besonders einfach dadurch realisieren, dass die Transportbehälter auf Schlitten angeordnet sind, die unabhängig voneinander, beispielsweise entlang einer oder mehrerer Führungsbahnen, verfahrbar sind, und nicht streng miteinander verkettet sind, denn dadurch können die Transportbehälter je nach Art des momentanen Bearbeitungsschrittes kürzer oder länger angehalten, schnell, langsam oder überhaupt nicht bewegt werden. Gerade das Sterilisieren kann unter Umständen mehr Zeit erfordern als die Taktzeit der übrigen Bearbeitungsschritte. In diesem Fall können die Transportbehälter mehreren hintereinander oder parallel angeordneten Sterilisierstationen zugeführt werden, wo sie dann über mehr als eine Taktzeit sterilisiert werden.
Zu diesem Zweck ist auch ein Puffern der ankommenden Transportbehälter vor und/oder hinter den Sterilisierstationen möglich.
Das Sterilisieren des Inneren der Transportbehälter - die in der Regel wannenförmig mit verschließbarer Oberseite ausgebildet sind - erfolgt vorzugsweise durch dichtes Anschließen an eine Sterilisiervorrichtung, beispielsweise eine von oben auf die wannenförmigen Transportbehälter aufgesetzte Sterilisierhaube.
Der keimdichte Verschluss, beispielsweise ein Deckel, des Transportbehälters muss dabei so ausgebildet sein, dass er nach dem dichten Anschließen der Sterilisiervorrichtung, beispielsweise der Sterilisierhaube, geöffnet werden kann und auch wieder geschlossen werden kann.
Das Sterilhalten des Inneren der geschlossenen Transportbehälter kann dadurch erleichtert werden, indem das Innere der Transportbehälter unter Überdruck gehalten wird.
Gleiches gilt auch für die übrigen steril durchzuführenden Arbeitsschritte, wie etwa das Füllen oder Verschließen der gefüllten Erstverpackungen:
Auch dabei muss der sterilisierte und verschlossene Transportbehälter zunächst keimdicht an das entsprechende steril gehaltene Werkzeug angeschlossen werden, und danach erst die Abdeckung des Transportbehälters geöffnet werden.
Auch zu diesem Zweck kann ein entsprechendes Werkzeug, zum Beispiel Füllwerkzeug, in einer Haube angeordnet sein, nach dem dichten Aufsetzen auf den noch geschlossenen, im Inneren sterilen, Transportbehälter zunächst das Äußere der Abdeckung und damit das Innere der Haube sterilisiert werden, sodass danach die Abdeckung im Inneren geöffnet und die Erstverpackungen gefüllt werden können und zuletzt die Abdeckung des Transportbehälters wieder geschlossen wird, bevor die Haube des Füllwerkzeuges abhebt.
In gleicher Weise kann auch beim Verschließen in der Verschließ-Station vorgegangen werden. Vorzugsweise jedoch wird das Füllen und Verschließen in der gleichen Arbeitsstation durchgeführt, vorzugsweise vom gleichen Werkzeug.
Sofern eines der Werkzeuge, welches steril arbeiten soll, beispielsweise das Füllwerkzeug oder das Verschließwerkzeug, während des Betriebes der Maschine sterilisiert werden soll, können diese Werkzeuge redundant vorhanden sein, sodass eines sterilisiert wird, während das andere im Einsatz ist.
Falls der steril gehaltene Raum nicht nur das Innere des Transportbehälters sein soll, sondern ein Raum, der den gesamten Transportbehälter beinhaltet, so wird dieser Raum in aller Regel nicht nur den Transportbehälter, sondern auch den ihn tragenden Schlitten enthalten müssen. Falls dieser Schlitten entlang einer Führungsbahn und/oder eines Bahnkörpers verfahrbar ist, auch diese Führungsbahn und diesen Bahnkörper.
Dennoch ergibt sich ein Vorteil, wenn dann ein solcher steril gehaltener Raum nur jeweils den kurzen Bereich einer oder einiger weniger hintereinander folgender Arbeitsstationen umfasst, da hierdurch ein steril zu haltender Raum erzielt wird, der wesentlich kleiner ist und wesentlich weniger Komponenten enthält, als bei den bisher bekannten aseptischen Abfüllanlagen.
In diesem Fall befindet sich zum einen am Beginn und Ende, also Einlauf und Auslauf, des sterilen Raumes für die Transportbehälter jeweils eine Schleuse, deren Inhalt sterilisiert werden kann, um das Eindringen von Keimen über die Schleuse in den sterilen Raum zu verhindern. Dabei überfährt der Schlitten mit dem Transportbehälter vorzugsweise am Übergang vom nicht sterilen zum sterilen Bereich und umgekehrt jeweils eine Lücke in der Führungsbahn und insbesondere auch in dem die Führungsbahn tragenden Bahnkörper, sodass in der Lücke der Führungsbahn bzw. des Bahnkörpers ein Schott des sterilen Raumes angeordnet werden kann, welches vollständig geschlossen werden kann, bis der Schlitten mit dem Transportbehälter über die Lücke hinweg in den zum Beispiel Schleusenraum aus dem nicht sterilen Raum eingefahren ist.
Falls es sich bei den Erstverpackungen um Kunststofftuben aus einem heißsiegelfähigen Material oder zumindest mit einer heißsiegelfähigen Beschichtung handelt, werden die Kunststofftuben in aller Regel auf dem Kopf, also dem Verschluss, stehend gefüllt bei offenem hinteren Ende und anschließend das hintere Ende versiegelt. Erfindungsgemäß erfolgt dabei das Versiegeln des hinteren, nach oben ragenden Endes der gefüllten Kunststofftuben mittels Ultraschall, wobei insbesondere der auf die Sonotrode drückende Amboss nicht nur eine Siegelkante, sondern auch eine Stanzkante enthält, die gleichzeitig die ultraschall-gesiegelte Naht besäumt.
Der problematische, dabei entstehende Abfall wird mittels horizontal anströmender Druckluft zur Seite in einen Auffangbehälter weggeblasen, nachdem sich Amboss und Sonotrode nach oben weg bewegt haben.
Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine zum Durchführen dieser Vorgehensweise umfasst somit eine Transportvorrichtung zum Verketten der Arbeitsstationen dieser Verpackungsmaschine mit verfahrbaren Schlitten, die zum Beispiel jeweils einen Transportbehälter tragen, in den dann die offenen und zu füllenden Erstverpackungen in definierter Position eingesetzt werden, sowie mindestens eine Sterilisierstation zum Sterilisieren der Transportbehälter, insbesondere samt der darin eingesetzten leeren Erstverpackungen.
Zusätzlich müssen die Werkzeuge der weiteren Stationen, die steril an den Erstverpackungen arbeiten sollen, insbesondere das Füllwerkzeug und das Verschließwerkzeug, mit einer Sterilisiervorrichtung ausgestattet sein, die dicht an die Transportbehälter anschließbar ist, sodass auch das Füllen und Verschließen unter sterilen Bedingungen vor sich gehen kann.
Der Transportbehälter weist vorzugsweise eine keimdicht schließende Verschließvorrichtung auf, insbesondere an seiner Oberseite, die insbesondere so ausgebildet ist, dass sie im geöffneten Zustand das Aufsetzen der Sterilisiervorrichtung nicht behindert und insbesondere bei aufgesetzter Sterilisiervorrichtung geöffnet und geschlossen werden kann.
Dies kann ein hochklappbarer oder auch in den Transportbehälter hineinbewegbarer, zum Beispiel segmentierter, Deckel sein, oder auch ein vollständig abnehmbarer Deckel.
Um die Verschmutzungsmöglichkeiten zu verringern, können die bewegten Komponenten des Transportbehälters, insbesondere dessen Deckel, kontaktlos von außen bewegt werden, also vom Schlitten oder dem auf den Transportbehälter einwirkenden Werkzeug aus, zum Beispiel mittels Magnetkraft.
Um die Keimfreiheit im Inneren des Transportbehälters möglichst sicher und lange aufrecht zu erhalten, kann das Innere des Transportbehälters unter einem Überdruck gehalten werden, ggf. auch unter einem Unterdruck.
Vor allem ein Überdruck kann entweder nach dem Schließen des Transportbehälters mittels einer in den Transportbehälter hinein bewegbaren dichten Membran erzeugt werden, oder indem der Transportbehälter vom Schlitten aus mit Überdruck beaufschlagt wird, dann jedoch vorzugsweise nicht durch eingepumpte und gereinigte Umgebungsluft, sondern durch Einpumpen eines keimfreien Inertgases, welches in einem Druckbehälter als Überdruck-quelle im Schlitten gespeichert ist.
Sowohl die Sterilisierstation als auch die steril arbeitenden Werkzeuge verfügen vorzugsweise über eine auf den Transportbehältern dicht aufsetzbare Haube, die im Zusammenspiel mit dem Transportbehälter so geformt und dimensioniert ist, dass die Verschließvorrichtung des Transportbehälters erst nach dem dichten Aufsetzen der Haube und Sterilisieren der Außenseite dieser Verschließvorrichtung die Verschließvorrichtung geöffnet wird und das Innere des Transportbehälters für die Bearbeitung durch das Werkzeug - zum Beispiel das Füllwerkzeug oder Verschließwerkzeug - zugänglich wird. Um den Sterilisieraufwand gering zu halten, enthält das Füllwerkzeug zusätzlich auch ein Verschließwerkzeug für die gefüllten Erstverpackungen, sodass beide Arbeitsschritte gemeinsam in ein und derselben Arbeitsposition, und demselben sterilisierten Raum durchgeführt werden können.
Falls nicht nur das Innere der Transportbehälter keimfrei gehalten wird, sondern an den entsprechenden Arbeitsstationen der Raum um die gesamten Transportbehälter herum, weist der die Führungsbahnen aufweisende Bahnkörper der Transportvorrichtung eine Lücke am Übergang zwischen dem nicht sterilen und dem sterilen Raum auf, in der sich ein dicht verschließbares Steril-Schott befindet, welches nur geöffnet wird, um einen Schlitten mit einem Transportbehälter hindurchzuführen.
Wenn auch der Raum um den Transportbehälter herum steril gehalten wird, ist in aller Regel beim Einlauf und Auslauf in den sterilen Raum auch eine sterilisierbare Schleuse notwendig.

c) Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a, b, c:: den Transportbehälter in unterschiedlichen Versionen,
Fig. 2:: eine Abfüllstraße von oben in einer ersten Version,
Fig. 3:: eine Abfüllstraße in der Seitenansicht in einer zweiten Version, und
Fig. 4:: die Detaildarstellung einer Sterilschleuse.

Die Figur 1c zeigt zunächst den wannenförmigen Transportbehälter 20 in Schnittdarstellung, der vier umlaufende, etwa bis auf gleiche Höhe hochgezogene Seitenwände aufweist und in dem bereits die zu füllenden Erstverpackungen, hier in Form von Flaschen 1, eingesetzt sind.
Damit die Flaschen 1 an vorbestimmten Positionen im Transportbehälter 20 eingesetzt werden können, ist in diesen - möglichst formschlüssig - ein Rastergitter 27 eingesetzt, welches passgenaue Öffnungen zum Einsetzen der Flaschen 1 aufweist. In definierten Positionen neben den Flaschen 1 können auch bereits die Verschlusskappen 22 zum späteren Verschließen der Flaschen 1 bevorratet sein. Die offene Oberseite des Transportbehälters 20 kann keimdicht mittels eines ein- oder mehrteiligen, beispielsweise gelenkig am Transportbehälter 20 befestigten, Behälterdeckel 23 verschlossen werden.
Die Transportbehälter 20 sitzen - meist formschlüssig positioniert - auf je einem Schlitten 9 einer Transportvorrichtung 8, der entlang der Führungsbahne 18a eines Bahnkörpers 18 durch die Maschine verfahren werden kann.
Die Figuren 1a und b zeigen - bei bereits eingesetzten Flaschen 1 in den Transportbehälter 20 - eine jeweils ebenfalls keimdicht auf den Transportbehälter 20 aufsetzbare Haube 13, die im Inneren unterschiedlich ausgestattet sein kann, aber in beiden Fällen dem Zweck dient, dass das Innere des von Haube 13 und Transportbehälter 20 umfassten Innenraums ein steriler Raum 19 sein kann, zumindest wenn die Verbindung zwischen den beiden Teilräumen von Haube 13 und Transportbehälter 20 geöffnet ist, wie beispielsweise in Figur 1a in der linken Hälfte dargestellt und in der Haube 13 eine Sterilisiervorrichtung vorhanden ist.
Denn sowohl die Haube 13 ist an ihrer offenen Unterseite mittels eines ein- oder mehrteiligen, vorzugsweise gelenkig an der Haube 13 befestigten Haubendeckels 24 keimdicht verschließbar als auch der Transportbehälter 20 mittels des erwähnten Behälterdeckels 23.
Die beiden Deckel 23, 24 sind dabei so im offenen Zustand positionierbar, dass Sie das Bearbeiten von den im Transportbehälter 20 stehenden Flaschen 1, also beispielsweise deren Füllen oder Verschließen, nicht behindern.
In Figur 1a ist im Inneren der Haube 13 ein Füllkopf 14 angeordnet, mit jeweils einem Füllstutzen über jeder der Flaschen 1, die sich in der Füllposition befinden, und die bis zu den Flaschen 1 herab abgesenkt werden können.
Im Inneren der Haube 13 sind ferner zwei Sterilisiervorrichtungen 25 angeordnet, die in der Lage sind, den Innenraum der Haube 13 und gegebenenfalls des angeschlossenen Transportbehälters 20 zu sterilisieren und damit zu einem sterilen Raum 19 zu machen.
Bei dieser Ausführungsform der Haube 13 ist es somit möglich, wie folgt vorzugehen:

Der mit leeren, unsterilen Flaschen 1 bestückte Transportbehälter 20 fährt in die in Figur 1a dargestellte Füllposition und spätestens dort wird der Behälter-Deckel 23 geöffnet, wenn er nicht schon offen war,
die Haube 13 wird auf den Transportbehälter 20 abgesenkt und keimdicht mit ihm verbunden,
sofern die Haube 13 einen Haubendeckel 24 besitzt, wird dieser spätestens nun geöffnet,
die Sterilisiervorrichtung 25 der Haube 13 wird in Gang gesetzt und der gemeinsame Innenraum 19 von Haube 13 und Transportbehälter 20 sterilisiert, und damit auch die leeren, offenen Flaschen 1 sterilisiert,
der Füllkopf 14 wird vorzugsweise auf die Flaschen 1 abgesenkt und die Flaschen 1 gefüllt.

Nun wird der Behälterdeckel 23 des Transportbehälters 20 verschlossen - eventuell nach Verschließen der Flaschen 1 durch Aufschrauben der Verschlusskappen 22 ebenfalls in diesem Zustand - bevor die Haube 13 abgehoben wird, damit der Transportbehälter 20 danach unter Beibehaltung der Sterilität in seinem Inneren in die Verschließstation 6 oder eine weitere notwendige Arbeitsstation weiterfährt, wie in Fig. 1 e dargestellt.
Damit in dem sterilisierten und verschlossenen Innenraum des Transportbehälters 20 ein Überdruck erzeugt werden kann, der das Eindringen von Keimen zusätzlich erschwert, ohne dass Luft sterilisiert und ins Innere des Transportbehälters 20 eingebracht werden muss, kann auf der Innenseite des Transportbehälters 20 eine dicht mit diesem verbundene ÜberdruckMembran 26 angeordnet sein, die nach Schließen des Deckels 23 von außen mit Druck beaufschlagt, also aufgeblasen, wird und auf diese Art im Inneren des geschlossenen Transportbehälters 20 einen einige Zeit andauernden Überdruck erzeugt.
Während der Zeit des Wartens auf den nächsten Transportbehälter 20 kann der Haubendeckel 24 der Haube 13 geschlossen werden, sofern er überhaupt vorhanden ist, und in diesem Zustand nochmals eine Sterilisation des Inneren der Haube 13 durchgeführt werden.
In Figur 1b besitzt die Haube 13 dagegen keinen eigenen Haubendeckel, wird also nach dem Abheben vom Transportbehälter 20 nicht separat sterilisiert, sondern nach dem keimdichten Aufsetzen der Haube 13 wird mittels der Sterilisiervorrichtungen 25 sterilisiert, entweder vor dem Öffnen des Behälterdeckels 23 oder danach, oder beides.
Im Gegensatz zu Figur 1a besteht der Behälterdeckel 23 in Figur 1b auch nicht aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Teilen, sondern aus zwei einzelnen, vom Transportbehälter 20 abhebbaren Behälterdeckeln 23, die beispielsweise mittels einer in der Haube 13 angeordneten Mechanik ergriffen und abgehoben, sowie in eine Öffnungsstellung innerhalb der Haube 13 verbracht werden können.
Die Antriebskraft zum Öffnen des Behälterdeckels 23 und/oder des Haubendeckels 24 wird vorzugsweise von außerhalb der Haube 13 und/oder des Transportbehälters 20 ohne mechanische Durchführung durch deren Wände hindurch realisiert, beispielsweise mittels elektromechanischer Kräfte oder magnetischer Kräfte.
Die Figuren 2 und 3 zeigen nun zwei mögliche Lösungen einer Abfüllanlage unter Nutzung dieser keimdicht verschließbaren Transportbehälter 20:
In Figur 3 besteht die Abfüllanlage aus in Durchlaufrichtung 10 separat hintereinander angeordneten Maschinenstationen, nämlich

einer Zufuhrstation 2 für die Flaschen 1 und gegebenenfalls auch die Verschlusskappen 22,
einer Gruppierstation 3 zum richtigen Positionieren der Flaschen 1 in den Transportbehältern 20, die ihrerseits wieder in definierter Position auf den Schlitten 9 ruhen,
einer Sterilisierstation 4 zum Sterilisieren unter anderem der Flaschen 1 in den Transportbehältern 20,
einer Füllstation 5 zum Füllen der Flaschen 1,
einer Verschließstation 6 zum Verschließen, in diesem Fall dem Aufschrauben der Kappen 22 auf die gefüllten Flaschen 1 und
einer Austragstation 7 zum Entfernen der gefüllten und verschlossenen Flaschen 1 aus dem Transportbehälter 20, z. B. in eine Umverpackung 28.

Dabei erstreckt sich unterhalb der Gruppierstation 3 bis zu der Austragstation 7 eine Transportvorrichtung 8, die einen in Transportrichtung 10 verlaufenden Bahnkörper 18 besitzt, auf dessen Ober- als auch Unterseite Führungsbahnen 18a für die dort laufenden Schlitten 9 vorhanden sind, von denen jeder einen Transportbehälter 20 in definierter Position tragen kann.
Der erste und letzte Teil dieses Bahnkörpers 18, in diesem Fall ist dies der Teil unter der Gruppierstation 3 sowie unter der Austragstation 7, sind dabei um ihre Längsrichtung, die Transportrichtung 10, schwenkbar um 180°, wodurch der oben befindliche Schlitten 9 an die Unterseite des Bahnkörpers 18 verschwenkt werden kann und von dort entlang der unteren Führungsbahn 18b zurück zum Anfang der Transportvorrichtung 8 verfahren werden kann, wobei er im geöffneten Zustand an einer Reinigungsstation 12 grob von unten von flüssigen und festen Rückständen gereinigt werden kann.
Die Schlitten 9 sind dabei einzeln und unabhängig voneinander entlang der Transportvorrichtung verfahrbar mit separater Geschwindigkeit, unabhängigen Haltezeiten, auch vorwärts und rückwärts fahrbar, gesteuert von der Steuerung der Gesamtanlage.
Dabei werden in Durchlaufrichtung 10 zu Beginn der Abfüllstraße als Zufuhr-station 2 die Flaschen 1 aufrecht stehend, aber meist ungeordnet, auf einem z. B. Förderband 30 zugeführt, bis in den Greifbereich eines so genannten Pickers 29, also eines an einem in der Horizontalebene als auch der Höhe beweglichen Roboterarmes mit einem Greifer, der - zusammen mit einer optischen Erkennung der Flaschen - auf dem Förderband 30 in der Lage ist, die Flaschen 1 vom Förderband abzunehmen und in die dafür vorgesehenen Positionen im dafür vorgesehenen Rastergitter 27, welches passend für die jeweilige Anwendung im Transportbehälter 20 eingesetzt ist, hineinzustellen.
Auch das Ablegen der Behälterkappen 22 auf diesem Rastergitter an vorgesehenen Positionen ist auf diese Art und Weise möglich, die gleichzeitig mit den Flaschen oder separat woandersher zugeführt werden.
Es versteht sich von selbst, dass sich zu diesem Zweck der entsprechende Schlitten 9 mit dem Transportbehälter 20 an einer definierten Position innerhalb der Gruppierstation 3 befinden muss, was jedoch für alle Arbeitsstationen gilt und von der Steuerung der Anlage bewirkt wird.
Die mit Flaschen 1 bestückten Transportbehälter 20 fahren entlang der oberen Führungsbahn 18a anschließend weiter in die Sterilisierstation 4.
Die aneinander gereihte Darstellung der Figur 3 soll nicht darüber hinwegtäuschen, dass je nach Zeitaufwand für die einzelnen Arbeitsvorgängen

zwischen den einzelnen Arbeitsstationen längere Transportstrecken als eingezeichnet, insbesondere auch als Pufferstrecken für Schlitten 9 und damit Transportbehälter 20 vorgesehen werden können,
von den dargestellten Arbeitstationen der gleichen Art mehrere seriell hintereinander oder auch parallel nebeneinander vorhanden sein können, die allesamt von den Schlitten 9 über entsprechende Gestaltung der Transportvorrichtung 8 erreichbar sind.

In der Sterilisiervorrichtung 4 werden die eingesetzten, noch leeren Flaschen 1 sterilisiert, vorzugsweise indem eine Haube 13, in deren Innenseite die Sterilisiervorrichtung 25 angeordnet ist und die wie der Picker 29 an den darüber verlaufenden Traversen des Maschinengestells befestigt ist, diesmal mittels eines Hubgestänges 31 auf den Transportbehälter 20 keimdicht abgesenkt werden und anschließend mittels in Gang setzen der Sterilisiervorrichtung 25 sterilisiert werden.
Anschließend wird der Behälterdeckel 23 geschlossen, sodass das Innere des Transportbehälters 20 steril bleibt, und nach Abheben der Haube 13 im Inneren sterile Transportbehälter 20 in die Füllstation 5 verfahren.
Vor dem Abheben der Haube 13 kann auch dessen Haubendeckel 24 verschlossen werden, um in der Haube 13 die Sterilität beizubehalten.
In der Füllstation 5 wird wiederum eine auf dem Transportbehälter 20 keimdicht aufsetzbare Haube 13 auf diesen aufgesetzt, die im Gegensatz zur Sterilisierstation 4 im Inneren einen Füllkopf 14 mit Schnorcheln zum Absenken in die Flaschen 1 und Füllen der Flaschen besitzt.
Zu diesem Zweck wird nach dem keimdichten Aufsetzen dieser Haube 13 der Behälterdeckel 23 geöffnet, z. B. zur Seite innerhalb der Haube 13 hochgeklappt und ein gegebenenfalls an der Haube 13 vorhandener Haubendeckel 24 ebenfalls, also nach dem Aufsetzen der Haube und vor dem Öffnen des Behälterdeckels 23, geöffnet.
Falls dieser Vorgang für das Beibehalten einer ausreichenden Sterilität nicht ausreicht, können neben dem Füllkopf 14 auch in dieser Haube 13 ein oder mehrere zusätzliche Sterilisiervorrichtungen vorhanden sein.
Nach dem Füllen und Zurückziehen der Schnorchel des Füllkopfes 14 wird der Transportbehälter 20 durch Schließen des Behälterdeckels 23 wiederum dicht verschlossen, sodass das Innere des Transportbehälters 20 weiterhin keimfrei sein sollte, anschließend die Haube 13 nach oben abgehoben und der Transportbehälter 20 mit den nun gefüllten, aber noch offenen Flaschen mit keimdicht geschlossenem Behälterdeckel 23 weiter verfahren zur Verschließstation 6:
Das Verschließwerkzeug ist dort wiederum in einer absenkbaren, dicht auf den Transportbehälter 20 aufsetzbaren Haube 13 angeordnet, sodass nach dem Aufsetzen der Haube 13, die Ihrerseits durch einen Haubendeckel 24 verschließ- oder öffenbar ist, der Behälterdeckel 23 geöffnet wird und das Verschließwerkzeug 15 die Verschlusskappen 22 ergreift und auf die Flaschen 1 keimdicht aufschraubt.
Damit ist der unter sterilen Bedingungen durchzuführende Teil des Abfüllvorganges beendet und nach Abheben dieser Haube 13 mit dem Verschließwerkzeug 15 kann der Transportbehälter 20 weiter verfahren werden in die Austragstation 7, ohne hierbei den Behälterdeckel 23 erneut keimdicht schließen zu müssen.
Dementsprechend wird in der Austragstation 7 ein Greifwerkzeug ohne keimdicht umgebende Haube abgesenkt auf die Flaschen 1, ergreift diese und stellt sie gruppenweise, z. B. in einer Umverpackung 28, ab, die sich im Arbeitsbereich dieser Greifvorrichtung befindet und beispielsweise auf einem Förderband 30 stehen kann.
Sobald der Transportbehälter 20, der sich auf der Oberseite des Bahnkörpers 18 befindet, leer ist, schwenkt dieser Abschnitt des Bahnkörpers 18 um seine Längsachse um 180°, sodass sich der Schlitten 9 mit dem entsprechenden leeren Transportbehälter 20 nach unten hängend an der unteren Führungsbahn 18b des Bahnkörpers 18 befindet.
Von dort aus wird dieser Transportbehälter 20 entlang der unteren Führungsbahn 18b hängend zum Anfang der Transportvorrichtung zurück verfahren und unterwegs an einer Reinigungsstation 12 im nach unten offenen Zustand mittels Flüssigkeit oder Gas von in dem Transportbehälter 20 verbliebenen flüssigen oder festen Ablagerungen gereinigt.
Am Anfang der Transportvorrichtung 8, also in diesem Fall im Bereich der Gruppierstation 3, angekommen, schwenkt der dortige Abschnitt des Bahnkörpers 18 wieder um 180° mit dem Transportbehälter 20 nach oben, der somit wieder zum Füllen der leeren Flaschen 1 bereit steht. Selbstverständlich sind genügend Schlitten 9 mit Transportbehältern 20 gleichzeitig in der Anlage unterwegs, dass gleichzeitig an allen Stationen gearbeitet werden kann.
Um das Innere der Transportbehälter 20 an den benötigten Arbeitsstationen nach Öffnen des Behälterdeckels 23 steril zu halten oder überhaupt erst zu sterilisieren, können anstelle des keimdicht verschließbaren Behälterdeckels 23 auch in den einzelnen Arbeitsstationen oder mehrere Arbeitsstationen übergreifend, sterile Räume 19 vorgesehen sein, in die der Schlitten 9 mit dem darauf befindlichen Transportbehältern 20 und den darin vorhandenen Erstverpackungen, also Flaschen 1, wechselweise hinein- und herausfährt.
Zu diesem Zweck muss am Eingang und Ausgang des sterilen Raumes 19 eine Sterilschleuse vorhanden sein, in die der Transportbehälter 20 mit dem Schlitten 9 hinein fährt und nach Schließen der Sterilschleuse 32 der Innenraum der Sterilschleuse 32 samt dem darin befindlichen Transportbehälter 20, der zu diesem Zweck natürlich offen sein muss, sterilisiert wird.
Zu diesem Zweck ist beidseits, also am Ein- und Ausgang, der Sterilschleuse 32 ein Sterilschott 17 vorgesehen - wie in Figur 4 dargestellt - welches dicht verschließbar ist, indem es sich als verschiebbares Tor oder Klappe im geschlossenen Zustand durch eine Lücke im Bahnkörper 18 der Transportvorrichtung 8 hindurcherstreckt, die Lücke aber andererseits so kurz bemessen ist, dass die Schlitten 9 darüber hinwegfahren können.
Wenn beispielsweise die Transportschlitten 9 entlang der Führungsbahn 18a oder b bewegt werden, indem in dem Schlitten 9 ein antreibbares Ritzel montiert ist, welches den Schlitten 9 entlang einer in der Führungsbahn 18d montierten Zahnstange entlangbewegt, so ist das Überfahren der Lücke 21 durch zwei synchron angetriebene Antriebsritzel 33 am Anfang und Ende des Schlittens 9 möglich.
Es versteht sich von selbst, dass diese Bauform aufgrund der notwendigen Schleusen 32 eine Verlängerung der Abfüllanlage in Durchlaufrichtung 10 nach sich zieht.
Figur 2 zeigt - in der Aufsicht von oben auf die Abfüllanlage - eine andere Bauform:
Die Transportvorrichtung 8, entlang der mittels der aus den Figuren 1 bekannten Schlitten 9 die Transportbehälter 20 mit darin befindlichen Flaschen 1 von einer Arbeitstation zur nächsten bewegt werden, beginnt in der Gruppierstation 3, in der die auf einem z. B. Förderband 30 ungeordnet stehend angelieferten leeren Flaschen 1 von einem Picker 29 in die definierten Positionen innerhalb der Transportbehälter 20 eingesetzt werden und vorzugsweise auch die benötigten Verschlusskappen 22 neben den Flaschen 1 darin abgelegt werden.
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in den übrigen Arbeitsstationen die entsprechenden Werkzeuge und Roboter nicht dargestellt.
Der so bestückte Transportbehälter 20 wird in Transportrichtung 10 weiterbewegt in Richtung Sterilisierstation 4, von denen in diesem Fall zwei hintereinander in Transportrichtung 10 vorhanden sind, da das Sterilisieren häufig eine lange Taktzeit erfordert.
Zu diesem Zweck ist zwischen der Gruppierstation 3 und der Sterilisierstation 4 eine Pufferstrecke 34 zum Zwischenpuffern von Transportbehältern 20 mit Flaschen 1 vorgesehen.
Innerhalb der Sterilisierstationen 4 können die Transportbehälter 20 mit darin eingesetzten Flaschen 1 entweder sterilisiert werden mittels dichtem Aufsetzen einer Haube 13 auf die Transportbehälter 20 - wie anhand der übrigen Figuren erläutert, wobei dann nur der Raum innerhalb der Haube 13 und des Transportbehälters 20 sterilisiert wird - oder ohne ein Aufsetzen einer solchen Haube 13, indem sich der gesamte Transportbehälter 20 einschließlich des ihn tragenden Schlitten 9 und der darunter befindlichen Bahnkörper 18 der Transportvorrichtung 8 in diesem Bereich innerhalb eines sterilen Raumes 19 befinden. Dann ist für den Ein- und Auslauf in aller Regel jedoch eine Sterilschleuse 32 notwendig, die in Figur 2 nicht separat dargestellt ist, aber anhand der Figur 4 in einer möglichen Bauform erläutert wird.
Auch bei der Bauform gemäß Figur 2 besitzen die Transportbehälter 20 einen keimdicht verschließbaren Deckel 23, der vor Beenden des Sterilisierens in den Sterilisierstationen 4 geschlossen wird, sodass die danach auf der Transportvorrichtung 8 weitertransportierten und gegebenenfalls an einer weiteren Pufferstrecke 34 zwischengespeicherten Transportbehältern 20 unter dem geschlossenen Deckel 23 die noch leeren und offenen Flaschen keimdicht aufbewahrt sind.
Diese Transportbehälter 20 fahren anschließend in die Füllstation 5, wo die Flaschen gefüllt werden und anschließend in die Verschließstation 6, wo sie durch kaum dichtes Aufschrauben der Verschlusskappen 22 verschlossen werden.
Beides muss unter sterilen Umgebungsbedingungen geschehen, also wie z. B. anhand der anderen Figuren erläutert durch keimdichtes Aufsetzen einer Haube 13, innerhalb welcher dann das Befüllen und Verschließen erfolgt, oder wiederum in dem ohne Aufsetzen einer Haube dieses Füllen und/oder Verschließen in einem sterilen Raum 19 stattfindet, was wiederum das Ein- und Ausfahren der Transportbehälter 20 mittels einer Sterilschleuse 32 erfordert.
Nachdem die Flaschen 1 gefüllt und verschlossen sind, sind sterile Umgebungsbedingungen nicht mehr notwendig, sodass in der Austragstation 7 das gruppenweise Austragen z. B. auf ein Förderband 30 ohne derartige Maßnahmen möglich ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Erstverpackung, Flasche
2: Zufuhr-Station
3: Gruppier-Station
4: Sterilisier-Station
5: Füll-Station
6: Verschließ-Station
7: Ausbring-Station
8: Transportvorrichtung
9: Schlitten
10: Transportrichtung, Durchlaufrichtung
11: Querrichtung
12: Reinigungs-Station
13: Haube
14: Füllkopf
15: Verschließwerkzeug
16: Verschließvorrichtung, Deckel
17: Sterilschott
18: Bahnkörper
18a, b: Führungsbahn
19: steriler Raum
20: Transportbehälter
21: Lücke
22: Verschlusskappe
23: Behälterdeckel
24: Haubendeckel
25: Sterilisiervorrichtung
26: Überdruckmembran
27: Rastergitter
28: Umverpackung
29: Picker
30: Förderband
31: Hubgestänge
32: Sterilschleuse
33: Antriebsritzel
34: Pufferstrecke

Claims

Verpackungsmaschine für ein keimfrei in Erstverpackungen (1) abzupackendes Produkt, mit
- einer Zufuhr-Station (2) zum Zuführen der Erstverpackungen (1),

- einer Gruppierstation (3) zum Gruppieren der Erstverpackungen (1),

- einer Füllstation (5) zum Füllen der Erstverpackungen (1),

- einer Verschließstation (6) zum Verschließen der gefüllten Erstverpackungen (1),

- einer Ausbringstation (7) zum Abgeben der verschlossenen Erstverpackungen (1),

- einer Transportvorrichtung (8) zum Verketten der Stationen (2-7) mit mehreren, unabhängig voneinander, insbesondere entlang der Führungs-Bahn eines Bahnkörpers (18), verfahrbaren Schlitten (9), die die Erstverpackung (1) tragen,
gekennzeichnet durch

- keimdicht verschließbare, mittels je eines Schlittens (9) verfahrbare Transportbehälter (20) zur Aufnahme der Erstverpackungen (1),

- eine Sterilisierstation (4) zum Sterilisieren der Transportbehälter (20), insbesondere samt darin eingesetzten, leeren Erstverpackungen (1).
Verpackungsmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verpackungsmaschine eine Reinigungsstation (12) zum Entfernen von festen oder flüssigen Ablagerungen in den Transportbehältern (20) umfasst.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Bahnkörper (18) Abschnitte umfasst, die verlagerbar sind, insbesondere um die Verlaufsrichtung (10) drehbar sind, und der Bahnkörper (18) eine Führungs-Bahn (18a, b) sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite aufweist, und/oder

- sich die Reinigungsstation (12) unterhalb des Bahnkörpers (18) befindet und die an den Schlitten (9) der unteren Führungsbahn (18a, b) hängenden Transportbehälter (20) gereinigt werden.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Sterilisierstation (4) eine Sterilisiervorrichtung (25) umfasst, die dicht an den Transportbehälter (20) anschließbar ist, insbesondere als Haube (13) ausgebildet ist und auf dem trogförmigen Transportbehälter (20) dicht aufsitzt,

- der Füllkopf (14) ein Verschließwerkzeug (15) zum Verschließen der Erstverpackungen (1) umfasst.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Verpackungsmaschine mehrere hintereinander oder parallel nebeneinander angeordnete Sterilisierstationen (4) umfasst, und/oder

- die Transportbehälter (20) eine keimdicht schließende Verschließvorrichtung (16), insbesondere an ihrer Oberseite, aufweisen, die insbesondere so ausgebildet ist, dass sie im geöffneten Zustand das Aufsetzen einer Sterilisiervorrichtung (25) nicht behindert.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- Sterilisierstation (4), Füllstation (5) und Verschließstation (6) einen gemeinsamen sterilen Raum (19) umfassen, der von den Transportbehältern (20) sowie den sie tragenden Schlitten (9) durchlaufen wird und insbesondere der Bahnkörper (18) am Eingang und Ausgang in den sterilen Raum eine Lücke (21) aufweist, die von den Schlitten (9) überfahrbar ist, sowie ein Sterilschott (17), welches in der Lücke (21) angeordnet ist, und/oder

- der Schlitten (9) eine Überdruck-Quelle und/oder eine UnterdruckQuelle aufweist und damit den von ihm getragenen Transportbehälter (20) unter Überdruck oder Unterdruck hält, und insbesondere die Überdruckquelle ein Druckbehälter mit einem Inertgas zusammen mit einer Pumpe ist.
Verpackungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Transportbehälter (20) als Verschließvorrichtung einen hochklappbaren, insbesondere segmentierten, Deckel (16) umfasst und/oder einen vollständig abnehmbaren Deckel (16), und/oder

- die bewegten Komponenten des Transportbehälters (20), insbesondere dessen Deckel (16), kontaktlos, insbesondere mittels Magnetkraft, von außerhalb des Transportbehälter (20) her, insbesondere bewirkt vom Schlitten (9) oder dem auf den Transportbehälter (20) einwirkenden Werkzeug, ausgelöst werden.
Verfahren zum keimfreien Abfüllen eines Produktes in eine Erstverpackung mit folgenden Schritten:
- Zuführen der Erstverpackungen (1),

- Einsetzen der Erstverpackungen (1) in Transportbehälter (20),

- Sterilisieren der Erstverpackungen (1) im Transportbehälter (20),

- Füllen der Erstverpackungen (1) mit dem Produkt,

- Verschließen der gefüllten Erstverpackungen (1),

- Abgeben der gefüllten und verschlossenen Erstverpackungen (1),
wobei

- die Transportbehälter (20) insbesondere unabhängig voneinander, insbesondere entlang einer oder mehrerer Führungsbahnen (18a, b), verfahren werden,

- die Erstverpackungen (1) vom Sterilisieren bis zum Verschließen steril gehalten werden, indem
- entweder die Transportbehälter (20), insbesondere einschließlich der Führungsbahn (18), vom Sterilisieren bis zum Beenden des Verschließens in einem sterilen Raum (19) geführt werden,

- oder die Transportbehälter (20) keimdicht verschließbar sind und für das Füllen und Verschließen in einer keimdichten Umgebung zeitlich begrenzt wieder geöffnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Transportbehälter (20) durch dichtes Anschließen an eine Sterilisier-Vorrichtung sterilisiert werden, und/oder

- das Füllen und Verschließen in der gleichen Arbeitsstation durchgeführt wird, insbesondere ohne Verlassen des sterilen Raumes (19).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Sterilisieren in mehreren Sterilisier-Stationen (4) gleichzeitig erfolgt und insbesondere vor den Sterilisier-Stationen (4) die ankommenden Transportbehälter (20) gepuffert werden und/oder zwischen den Sterilisier-Stationen (4) und der nachfolgenden Arbeitsstation, insbesondere der Füllstation (5), die Transportbehälter (20) gepuffert werden, und/oder

- die Schlitten (9) mit den Transportbehälter (20) am Übergang vom sterilen (19) zum nicht sterilen Bereich und umgekehrt jeweils eine Lücke (21) in der Führungsbahn (18a, b)und insbesondere dem Bahnkörper (18) überlaufen, durch die hindurch ein Steril-Schott (17) geschlossen werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die sterilisierten, geschlossenen Transportbehälter (20) unter Überdruck gehalten werden, und/oder

- der Füllkopf (14) und/oder das Verschließ-Werkzeug (15) während des Betriebes der Maschine sterilisiert wird, insbesondere indem diese Werkzeuge redundant vorhanden sind, so dass eines sterilisiert wird, während das andere arbeitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- bei Kunststoff-Tuben als Erstverpackungen (1) die gefüllten Tuben mittels Ultraschall-Siegeln verschlossen werden und zusammen mit dem Ultraschallsiegeln gleichzeitig überstehende Bereiche weggestanzt werden, und/oder

- das Ultraschallsiegeln und/oder Ultraschallstanzen bei aufrecht stehender Tube mit der Siegel-Naht nach oben geschieht, und der abgetrennte Tuben-Abfall mittels Druckluft horizontal zur Seite in einen Auffangbehälter befördert wird.