DE2631352C3

DE2631352C3 - Verfahren zur partikelarmen Sterilisation

Info

Publication number: DE2631352C3
Application number: DE2631352A
Authority: DE
Inventors: Johann 5090 Leverkusen Franz; Dirk-Torsten Dr. 5000 Köln Krüger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Hans Gilowy Maschinenfabrik "meteorwerk" & Co GmbH
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1983-02-17
Also published as: FR2358163A1; SE7708096L; NL7707699A; DE2631352B2; ES460650A1; JPS539092A; DK315977A; CH618607A5; DE2631352A1; US4140479A; GB1577602A; CA1068065A

Description

a) stufenlos regelbare Ventilatoren (16,18,19, 20, 23) im Zulauf· bzw. Abluftteil der Einlaufschleuse (14) zur Erzeugung des Luftstroms vorgesehen sind, daß

b) zwischen Austritt und Kühlzone (3) und zwischen der Kühlzone (3) und einer Auslaufzone (4) verstellbare Spaltblenden (24, 25) zur Feineinstellung des Luftstromes angeordnet sind und daß

c) der Zuluftkasten (15) der Einlaufschleuse (14) stufenlos höhenverstellbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Sterilisation von temperaturbelastbaren Behältern unter Reinraumbedingungen, insbesondere Glasflaschen zur Abfüllung parenteraler Arzneimittel, bei dem die Behälter durch einen HOSCH (HochleistungsschwebestofQ-gcfilterten turbulenzarmen Luftstrom in einen Strahlungsofen eingeschleust und auch aus diesem ausgeschleust, darin durch Strahlungswärme sterilisiert und anschließend durch HOSCH-filtrierte Luft abgekühlt werden, wobei ein Teil der HOSCH-filtrierten Luft abgezweigt und parallel zur Bewegungsrichtung der Behälter durch den Strahlungsofen hindurchgeleitet wird.

In der pharmazeutischen Industrie müssen die für die Aufnahme von Arzneimittelzubereitungen bestimmten Glasbehälter sorgfältig sterilisiert werden. Zu diesem Zweck werden die Bebälter mittels Horden oder durch direkte Aufgabe auf Förderbandeinriebtungen 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

ίο von Fremdpartikeln, z.B. Staub, vorhanden ist Es wurden bis zu 10* Partikel pro Liter Luft mit einem mittleren Durchmesser > 0,5 μΐη festgestellt Es ist leicht einzusehen, daß eine derart hohe Fremdstoffpartikelkonzentration zu hohen Ausschußquoten im Produktionsprozeß führt Aus diesem Grunde bedient man sich des Prinzips der turbulenzarmen Verdrängungsströmung: Am Ein- und Auslauf des Strahlungsofens sowie im Ofen selbst werden turbulenzarme hochreine Luftströme senkrecht zur Bewegungsrichtung der Behälter erzeugt (siehe z. B. DE-AS 19 36 Ü65). Dieses Prinzip ist auch als sogenanntes »Laminar-Flow«-Prinzip bekannt Zur Erzeugung der Luftströme werden üblicherweise Ventilatoren benutzt Unmittelbar vor dem Eintritt in den Ofen wird die Luft durch Hochleistungsschwebstoff-Filter gereinigt Derartige Filter sind unter der Bezeichnung HOSCH-Filter bekannt und bestehen in der Regel aus Glasfaservliesen. Mit diesen Vorrichtungen kann man die Partikelzahl im Sterilisiertunnel sowie in den daran angrenzenden Ein- und Auslaufzonen auf einen Wert herabdrücken, der dem US-Federal-Standard 209b entspricht Die gemessenen Partikelza.hlen liegen im gesamten Sterilisiertunnelbereich in der Größenordnung von 1 Partikel > 0,5 μπι pro Liter Luft Bei der oben erwähnten Sterilisierapparatur mit HOSCH-Filtern in der Ein- und Auslaufzone und innerhalb der Sterilisierzone sind die Reinraumbedingungen jedoch mit einem hohen apparativen Aufwand erkauft worden.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur partikelarmen Sterilisation von Glasbehältern zu entwickeln, das hinsicu'ich 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, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der abgezweigte Luftstrom im Bereich des Strahlungsofens in einer turbulenzarmen und konstant

so geregelten Strömung geführt wird.

Vorteilhaft wird der Luftstrom für den Strahlungsofen von der HOSCH-filtrierten Kühlluft abgezweigt

Zweckmäßig wird die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes auf einen Wert im Bereich von 0,2 bis 0,7 m/sec geregelt.

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

eo 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 Qfenaustritt und Kühlzone und zwischen der Kühlzone und einer Auslaufzone sind verstellbare Blenden angeordnet. Außerdem ist der Zuluftkasten der Einlaufschleuse stufenlos in seiner Höhe verstellbar. Auf diese Weise kann der Luftstrom mit großer Genauigkeit konstant geregelt 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 Fa. Bausch & Lomb ergaben im gesamten Bereich des Strahlungsofens über lange Zeiten eine Partikelkonzentration von ca. 1 Partikel > 0,5 μΐη pro Liter Luft

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

3. Auf Grund der leichten Zugänglichkeit in der Sterilisierzone ist die Anlage in wartungstechnischer Hinsicht günstiger.

4. Der Überdruck von der Sterilraumseite her kann bis zum Austritt des Strahlungsofens mit sicherheit abgebaut werden.

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

6. Glasfaser-HOSCH-Filter haben ferner den Nachteil, daß im Hochtemperaturbereich relativ enge Temperaturtoleranzen 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 bis 320⁰C erforderlich.

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

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Sterilisieranlage und

Fig.2 die Sterilisieranlage mit eingezeichneten Strömungspfeilen.

Die Sterilisierapparatur gemäß Fig. 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. In der Auslaufzone 4 herrscht ein dem angrenzenden Steril- βο raum entsprechender Überdruck von 124,6 μbar. Die Sterilisierzone 2 ist am Einlauf und Auslauf durch Einheiten 5 und 6 zur Erzeugung einer turbulenzarmen Luftströmung 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 aus einem Strahlungsofen H mii stabförmigen Heizelementen 12,

Die zu sterilisierenden Glasflaschen werden mit HWh eines Transportbandes 13 durch den Strahlungsofen 11 hindurchgeführt Die Ofentemperatur liegt normalerweise im Bereich von 300 bis 320⁰C Die Transportgeschwindigkeit beträgt ca, 0,1 m/min. Am Ofeneintritt ist eine Einlaufschleuse 14 angeordnet Sie wird durch zwei gegenüberstehende Kästen mit Luftaustritts- bzw. Absaugöffnungen gebildet, wobei der obere Zuluftkasten 15 stufenlos höhenverstellbar ist Die gleichmäßige Luftverteilung wird z. B. durch Ausbildung der Unterseite des Zuluftkastens 15 bzw. der Oberseite des Abluftkastens als Lochblech erreicht Im Bereich der Kästen 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 LuftverteiUaig sorgt kann das HOSCH-Filter 17 außerhalb des Strahlungsofens 11 a gebracht werden, wenn für eine nicht partikeiabgeöetTde Zuleitung gesorgt ist

Die Kühlzone 3 schließt an den Austritt des Strahlungsofens 11 an. Die aus dem Ofen kommenden sterilisip.-ten Behälter werden in diesem Bereich etwa auf Raumtemperatur abgekühlt Die Kühlzone 3 ist normalerweise mit zwei Ventilatoren 19 und 20 bestückt Diese Ventilatoren erzeugen, analog zur Einheit 5 und zur Zuluft der Einlaufsehleuse 14, eine turbulenzarme Strömung senkrecht zum Transportband 13. Zwischen die Ventilatoren 19 und 20 und das Transportband 13 sind wieder HOSCH-Filter 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 End^- der Kühlzone 3 sind verstellbare Blenden 24 und 25 angebracht Sie bestehen im wesentlichen aus höhenverstelU>aren 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-Filter 9, 10, 17 und 21 befinden sich auf Raumlufttemperatur. Sie können aus Polycarbonat-Faser-VIiesen bestehen, die einen Abscheidegrad von über 99,9% für Staubteilchen >0,5 μπι besitzen.

Aus Fig.2 sind die Strömungsverhältnisse der Sterilisierzone 2, der Kühlzone 3 und der Auslaufzone 4ersichtlich. Die Umdrehungszahlen der Ventilatoren 16,18,19,20 und 23 sind stufenlos einstellbar. Zunächst ivird fier Abluftventilator 23 in der Kühlzone 3 so eingeregelt, daß die durch den Sterilraumüberdruck von der Auslaufzone 4 in die Kühlzone 3 einströmende Teilluftmenge vom Ventilator 23 erfaßt wird. Hierdurch strömt ein Teil der durch die Ventilatoren 19 und 20 erzeugten Zuluft entgegen der Bewegungsrichtung der Behälter durch die ölende 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 liege!, als die des zugehörigen Zuluftventilators 16, um den durch den Ofen strömenden Teilstrom zu erfassen. Die Grobeinstellung dieses Teilst) omes erfolgt durch Einreguliei ung der Ventilatoren 16, 18, 19, 20 und 23, die Feineinstel-

lung mit Hilfe der Spaltblenden 24 und 25. Optimale Reinheitsbedingungen im Strahlungsofen 11 erhält rnan, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes im Bereich von 0,2 bis 0.7 m, see liegt. Da dieser Bereich relativ groß ist, sind keine aufwendigen Regeleinrichtungen erforderlich, um die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes konstant zu halten.

Die zu sterilisierenden Glasflaschen laufen in vielen Fällen in noch nassem Zustand in die Sterilisier/one 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 11. Der entstandene Wasserdampf wird von dem Ventilator 18 abgesaugt, der aus diesem Grund als Wrasenabluftventilator bezeichnet wird. In den nachfolgenden Abschnitten des Strahlungsofens 11 erfolgt dann die Sterilisation.

Beispiel

Unter folgenden Betriebsbedingungen wurden Glasflaschen sterilisiert:
5

Druck in der Auslaufzone

= Druck im Sterilraum 124,6μbar

Druck in der Kühlzone 3

oberhalb des Transportbandes 20 μbar

ίο im Stauraum 22 - 30 jibar

Druck im Strahlungsofen 11 (Mitte) 5 nbar Druck am Eintritt des

Strahlungsofens 11 20 (ibar

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Sterilisation von temperaturbelastbaren Behältern unter Reinraumbedingungen, insbesondere Glasflaschen zur Abfüllung parenteraler Arzneimittel, bei dem die Behälter kontinuierlich durch einen HOSCH (HochJeistungsschwebstoff)-gefflterten, turbulenzarmen Luftstrom in einen Strahlungsofen eingeschleust und auch aus diesem ausgeschleust, in dem Strahlungsofen durch Strahlungswärme sterilisiert und anschließend durch HOSCH-filtrierte Luft abgekühlt werden, wobei ein Teil der HOSCH-filtrierten Luft abgezweigt und parallel zur Bewegungsrichtung der Behälter durch den Strahlungsofen hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Luftstrom im Bereich des Strahlungsofens in einer turbulenzarmen und konstant geregelten Strömung geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Luftstrom für den Strahlungsofen von der HOSCH-fiiirierten Kühlluft abgezweigt wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes auf einen Wert im Bereich von 0,2 bis 0,7 m/sec geregelt wird

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom praktisch vollständig an einer Einlaufschleuse am Eintritt in den Strahlungsofen abgesaugt wird.

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