DE2631352A1

DE2631352A1 - Verfahren zur partikelarmen sterilisation

Info

Publication number: DE2631352A1
Application number: DE19762631352
Authority: DE
Inventors: Johann Franz; Guenter Hoffmann; Dirk-Torsten Dr Krueger; Edgar Dipl Ing Sirch; Paul-Guenter Dr Underberg
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Hans Gilowy Maschinenfabrik "meteorwerk" & Co GmbH
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DK315977A; US4140479A; ES460650A1; CH618607A5; FR2358163A1; GB1577602A; JPS539092A; CA1068065A; SE7708096L; DE2631352C3; DE2631352B2; NL7707699A

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

5090 Leverkusen, Bayerwerk

12. Juli 1976

Ki/eb

Verfahren zur partikelarmen Sterilisation

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur partikelärmen Sterilisation von temperaturunempfindlichen Behältern, z.B.

Glasflaschen zur Abfüllung parenteraler Arzneimittel. Hierbei werden die Behälter kontinuierlich in einem Durchlaufofen durch Strahlungswärme sterilisiert und anschließend durch Anblasen mit Luft abgekühlt. Die hierzu benutzte Kühlluft wird in Hochleistungsschwebstoffiltern aufbereitet (HOSCH-Pilter).

In der pharmazeutischen Industrie müssen die für die Aufnahme von Arzneimittelzubereitungen bestimmten Glasbehälter »sorgfältig sterilisiert werden. Zu diesem Zweck werden die Behälter mittels Horden oder Pörderbandeinrichtungen kontinuierlich durch einen Strahlungsofen geführt. Systematische Messungen mit Hilfe von Teilchenzählern haben zu dem Ergebnis geführt, daß ohne besondere Hilfsmaßnahmen im Strahlungsofen eine hohe Konzentration von Fremdpartikeln, z.B. Staub, vorhanden ist. Es wurden bis zu 10 Partikel pro Liter Luft mit einem mittleren Durchmesser >0,5/um festgestellt. Es ist leicht einzusehen, daß eine derart hohe Fremdstoffpartikelkonzentration zu hohen Ausschußquoten im Produktionsprozeß führt. Aus diesem Grunde bedient man sich des sogenannten Laminar-Flow-Prinzips: Am Ein- und Auslauf des Strahlungsofens sowie im Ofen selbst werden turbulenzarme hochreine Luftströme senkrecht zur Bewegungsrichtung der Behälter erzeugt (siehe z.B. DT-AS 1 936 865). Zur Erzeugung der Luft-

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ströme werden üblicherweise Ventilatoren benutzt. Unmittelbar vor dem Eintritt in den Ofen wird die Luft durch Hochleistungsschwebstoff liter gereinigt. Derartige Filter sind unter der Bezeichnung HOSCH-Filter bekannt und bestehen in der Regel aus Glasfaservliesen/Mit diesen Vorrichtungen kann man die Partikelzaäil im Sterilisiertunnel sowie in den daran angrenzenden Ein- und Auslaufzonen auf einen Wert herabdrücken, der dem US-Federal-Standard 209b entspricht. Die gemessenen Partikelzahlen liegen im gesamten Sterilisiertunnelbereich in der Größenordnung von 1 Partikel> 0,5 /um pro Liter Luft. Bei der oben erwähnten Sterilisierapparatur mit HOSCH-Filtern In der Ein- und Auslaufzone und innerhalb der Sterilisierzone sind die Reinraumbedirigungen jedoch mit einem hohen apparativen Aufwand erkauft worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur partikelarmen Sterilisation von Glasbehältern zu entwickeln, das hinsichtlich des Anlagenaufwandes und der Energiekosten wirtschaftlicher ist. "Partikelarm" bedeutet dabei, daß die im US-Fed.-Standard 209b niedergelegten. Forderungen mindestens eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird unter Verwendung eines Durchlaufstrahlungsofens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Durchlaufofen ein turbulenzarmer und partikelarmer Querstrom parallel zur Bewegungsrichtung der Behälter aufrechterhalten wird. Vorteilhaft wird der Querstrom durch ein Druckgefälle der an den Ofenaustritt anschließenden Kühlzone und der Sterilisierzone erzeugt. Auf diese Weise wird in der Kühlzone ein kleiner Teil der HOSCH-filtrierten Kühlluft abgezweigt und strömt vom Ofenaustritt entgegen der Bewegungsrichtung der Behälter über die Behälter hinweg zum Ofeneintritt. Das Druckgefälle wird zweckmäßig so einreguliert, daß der Querstrom im Ofen eine Geschwindigkeit von 0,2 - 0,7 m/sec. besitzt.

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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Querstrom praktisch quantitativ an einer Einlaufschleuse am Ofeneintritt abgesaugt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in bekannter Weise aus einem Strahlungshitzetunnel, der an seinem Eintritt eine mit HOSCH-filtrierter Luft beschickte Einlaufschleuse und an seinem Austritt eine ebenfalls mit HOSCH-filtrierter Luft beschickte Kühlzone aufweist. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Sterilisierapparaturen sind jedoch sämtliche Ventilatoren im Zuluft- bzw. Abluftteil der Kühlzone und im Bereich der Einlaufschleuse stufenlos regelbar. Zwischen Ofenaustritt und Kühlzone und zwischen der Kühlsone und dem Sterilraum sind verstellbare Blenden angeordnet. Außerdem ist der Zuluftverteiler der Einlaufschleuse stufenlos in seiner Höhe verstellbar. Auf diese Weise kann der Querstrom reproduzierbar mit großer Genauigkeit einreguliert werden. Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. Im gesamten Ofenraum können die Reinheitsforderungen gemäß der US-Federal-Vorschrift 209b eingehalten werden. Messungen mit einem Royco-Teilchenzähler der Firma Bausch & Lomb ergaben im gesamten Bereich des Strahlungsofehs über lange Zeiten eine Partikelkonzentration von ca. 1 Partikel > 0,5 /um pro Liter Luft.

2. Im Bereich der Sterilisierzone sind keine HOSCH-Filter und Ventilatoren erforderlieh. Dies bedeutet einen geringeren Aufwand bei der Erstellung der Anlage und geringeren Energiebedarf.

j5. Aufgrund der leichten Zugängliehkeit in der Sterilisierzone 1st die Anlage in wartungsteehniseher Hinsicht günstiger.

4. Der überdruck von der Sterllraumselte her kann bis zum Austritt des Strahlungsofens mit Sicherheit abgebaut werdtn.

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5. Ein wesentlicher Vorteil besteht ferner darin, daß die verwendeten HOSCH-Pilter nicht hochtemperaturfest zu sein brauchen, da sie nicht mit erhitzter Luft, sondern lediglich mit Raumluft beschickt werden. Dies erlaubt den Einsatz von HOSCH-Filtern aas organischem Fasermaterial, die aus medizinisch-gesundheitlichen Gründen Glasfaserfiltern vorzuziehen sind.

6. Glasfaser-HOSCH-Filter haben ferner den Nachteil, daß

im Hochtemperaturbereich relativ enge Temperatürtoleranzen eingehalten werden müssen. Werden HOSCH-Filter innerhalb der Sterilisierzone eingesetzt und mit Heißluft betrieben, so sind relativ aufwendige Regeleinrichtungen erforderlich, um die Temperatur innerhalb der engen vorgegebenen Toleranzen konstant zu halten. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine unkritische Temperaturregelung im Bereich von 300 - 320° C erforderlich.

7. Die erzielbaren hohen Temperature» in der Sterilisierzone gewährleisten eine weitgehende Entpyrogenisierung der durchlaufenden Objekte.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Sterilisieranlage und Figur 2 die Sterilisieranlage mit eingezeichneten Strömungspfeilen.

Die Sterilisierapparatur gemäß Figur 1 besteht im wesentlichen aus vier Zonen, der Einlaufzone 1, der Sterilisierzone 2, der Kühlzone 3 und der Auslaufzone 4. In der Einlaufzone 1 herrscht Normaldruck. Inder Auslauf zone 4 herrscht ein dem angrenzenden Sterilraum entsprechender überdruck von 124,6 yubar. Die Sterilisierzone 2 ist am Einlauf und Auslauf durch sogenannte Laminar-Flow-Einheiten 5 und 6 abgeschirmt. Sie bestehen jeweils aus einem Ventilator 7,und 8 und darunter angeordneten HOSCH-Filtern 9 und 10. Mit diesen Einrichtungen wird ein Vorhang aus HOSCH-filtrierter Luft erzeugt, durch den die zu sterilisierenden Behälter am Einlauf und Auslauf hindurchbewegt werden. Die eigentliche Sterilisierzone 2 besteht aU3 einem Strahlungsofen 11 mit stabförmigeη Heizelementen 12. Le A 17 21"3 - 4 -

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Die zu sterilisierenden Glasflaschen werden mit Hilfe eines Transportbandes 13 durch den Strahlungsofen 11 hindurchgeführt. Die Ofentemperatur liegt normalerweise im Bereich von 300 - 320 C. Die Transportgesehwindlgkeit beträgt ca. 0,1 m/min. Am Ofeneintritt ist eine Einlaufschleuse 14 angeordnet. Sie wird durch zwei gegenüberstehende Kästen 15 mit Luftaustritts- bzw. Absaugöffnungen gebildet, wobei der obere Kasten stufenlos höhenverstellbar ist. Die gleichmäßige Luftverteilung wird z.B. durch Ausbildung der Unterseite des Zuluftkastens bzw. der Oberseite des Abluftkastens als Lochblech erreicht. Im Bereich der Kästen 15 wird senkrecht zum Transportband 13 zusätzlich zu dem Luftvorhang an der Einlaufseite 1 ein weiterer Luftvorhang mit • HOSCH-filtrierter Luft erzeugt. Hierzu ist ein Ventilator 16 vorgesehen. Da die Einlaufschleuse 14 selbst schon für eine gleichmäßige Luftverteilung sorgt, kann das HOSCH-Pilter 17 außerhalb des Strahlungsofens 11 angebracht werden, wenn für eine nicht partikelabgebende Zuleitung gesorgt ist.

Die Kühlzone 3 schließt an den Austritt des Strahlungsofens 11 an. Die aus dem Ofen kommenden sterilisierten Behälter werden in diesem Bereich etwa auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Kühlzone 3 ist hier mit zwei Ventilatoren 19 und 20 bestückt. Diese Ventilatoren erzeugen, analog zur Laminar-Flow-Einheit 5 und zur Zuluft der Einlaufschleuse 14 eine turbulenzarme Strömung senkrecht zum Transportband 13. Zwischen die Ventilatoren 19 und 20 und das Transportband 13 sind wieder HOSCH-Pilter 21 geschaltet. Unterhalb des Transportbandes 13 ist im Bereich der Kühlzone 3 ein Stauraum 22 vorgesehen, der mit einem Ventilator 23 zur Absaugung der Kühlluft in Verbindung steht. Der Stauraum 22 bewirkt ein gleichmäßiges Strömungsprofil in der Kühlzone 3- Am Austritt des Strahlungsofens 11 und am Ende der Kühlzone 3 sind verstellbare Blenden 24 und 25 angebracht. Sie bestehen im wesentlichen aus höhenverstellbaren rechteckigen Blechplatten und bilden die Abschottung für die Sterilisierzone 2 bzw. die Kühlzone 3. Die kleinste zulässige Spaltweite entspricht der Höhe der zu sterilisierenden Behälter.

Sämtliche HOSCH-Pilter 9, 10, 17 und 21 befinden sich auf Raumlufttemperatur. Sie können aus Polycarbonat-Faser-Vliesen bestehen, die einen Abscheidegrad von über 99,9 % für Staubteilchen>0,5yum besitzen.
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Aus Figur 2 sind die Strömungsverhältnisse der Sterilisierzone 2, der Kühlzone 3 und der Auslaufzone 4 ersichtlich. Die Umdrehungszahlen der Ventilatoren 16, 18, 19, 20 und 2? sind stufenlos einstellbar. Zunächst wird der Abluftventilator 2j5 in der Kühlzone 3 so eingeregelt, daß die durch den Sterilraumüberdruck von der Auslaufzone 4 in die Kühlzone einströmende Teilluftmenge vom Ventilator 2j5 erfaßt wird. Hierdurch strömt ein Teil der durch die Ventilatoren 19 und 20 erzeugten Zuluft entgegen der Bewegungsrichtung der Behälter durch die Blende 24 in den Strahlungsofen 11 und wird am Ofeneintritt von dem Ablaufventilator 18 abgesaugt. Die Förderleistung des Abluftventilators 18 muß also um diesen Betrag höher liegen als die des zugehörigen Zuluftventilators 16, um den durch den Ofen strömenden Teilstrom zu erfassen. Die Grobeinstellung dieses Teilstromes erfolgt durch Einregulierung der Ventilatoren 16, 18, 19, 20 und 2>, die Feineinstellung mit Hilfe der Spaltblenden 24 und 25. Optimale Reinheitsbedingungen im Strahlungsofen 11 erhält man, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Querstromes im Bereich von 0,2 bis 0,7 m/sec. liegt. Da dieser Bereich relativ groß ist, sind keine aufwendigen Regeleinrichtungen erforderlich, um die Strömungsgeschwindigkeit des Querstromes konstant zu halten.

Die zu sterilisierenden Glasflaschen laufen in vielen Füllen in noch nassem Zustand in die Sterilierzone ein, wenn sie in einem vorhergehenden Arbeitsschritt gereinigt und gespült werden. Aufgrund der hohen Temperaturen erfolgt dann eine sehr rasche Trocknung im ersten Abschnitt des Strahlungsofens. Der entstandene Wasserdampf wird von dem Ventilator 18 abgesaugt, der aus diesem Grund als Wraeenabluftventilator bezeichnet wird. In den nachfolgenden Abschnitten des Strahlungsofens 11 erfolgt dann die Sterilisation.

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Beispiel:

Unter folgenden Betriebsbedingungen wurden Glasflaschen sterilisiert:

Druck in der Auslaufzone
= Druck im Sterilraum = 124,6 /ubar

Druck in der Kühlzone 3

oberhalb des Transportbandes = 20 /Ubar

im Stauraum 22 *= J50 /ubar

Druck im Strahlungsofen 11 (Mitte) = 5 /ubar Druck am Eintritt des Strahlungsofens .11 = 20 yubar

Bei diesen Druckverhältnissen stellt sich im Strahlungsofen ein Querstrom mit der Geschwindigkeit ν =0,2 m/s ein.

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Claims

Patentansprüche: £ O 3 I 3 O

1. Verfahren zur partikelarmen Sterilisation von temperaturunempfindlichen Behältern, insbesondere Glasflaschen zur Abfüllung parenteraler Arzneimittel, bei dem die Behälter kontinuierlich in einem Durchlaufofen durch Strahlungswärme sterilisiert und anschließend durch HOSCH-filtrierteLuft (Hochleistungsschwebstoffilter) abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchlaufofen ein turbulenzarmer und partikelarmer Querstrom parallel zur Bewegungsrichtung der Behälter aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querstrom der Bewegung der Behälter entgegengerichtet ist und durch ein Druckgefälle zwischen einer an den Ofenaustritt anschließenden Kühlzone und einer an den Ofeneintritt angrenzenden Einlaufzone erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Querstromes auf einen Wert im Bereich von 0,2 - 0,7 m/sec. einreguliert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querstrom praktisch quantitativ an einer Einlaufschleuse am Eintritt in den Strahlungsofen abgesaugt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus einem Strahlungshitzetunnel, der an seinem Eintritt eine mit HOSCH-filtrierter Luft beschickte Einlaufschleuse und an seinem Austritt eine ebenfalls mit HOSCH-Filtern beschickte Kühlzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) sämtliche Ventilatoren (16, 18, 19, 20, 23) im Zulaufbzw. Abluftteil der Kühlzone (3) und der Einlaufschleuse (14) zur Erzeugung des Querstromes stufenlos regelbar sind,daß

b) zwischen Ofenaustritt und Kühlzone (3) und zwischen der Kühlzone (3) und dem Sterilraum verstellbare Spaltblenden (24, 25) zur Peineinstellung des Querstromes angeordnet sind und daß

c) der Zuluftkasten der Einlaufschleuse (14) stufenlos höhenverstellbar ist.

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