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I Beschreibung
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Vorrichtung zum aseptischen Verpacken Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum aseptischen Verpacken von Lebensmitteln oder anderen
Produkten in einem flexiblen Behälter, der mit einem verschließbaren Ausguß ausgerüstet
ist, gekennzeichnet durch eine sterile Kammer, in welcher der Ausguß aufgenommen,
gehalten und in Verbindung mit einem Füllansatzrohr zum Füllen des Behälters bewegt
wird, wobei das Füllansatzrohr ortsfest und die Kammer bewegbar ist, um den Ausguß
in Verbindung mit dem Füllansatzrohr zu bringen.
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Flexible Beutel aus thermoplastischem Material, wie z.B.
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Polyäthylen sind gut geeignet für Behälter von flüssigen Materialien
wie z.B. Milch, Wasser, Fruchtsäfte, Wein, Chemikalien, Ketchup, Tomatenpasten und
dergleichen.
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Normalerweise wird der Beutel in einem relativ starren Unterstützungskarton
aus Pappe, Holz oder dergleichen angeordnet. Der Beutel ist mit einer Tülle bzw.
einem Außguß versehen, durch welchen der Inhalt ausgegeben werden kann. Um den Ausguß
geschlossen und den Inhalt frei von
Verunreinigungen zu halten bis
zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Ausgabe des Inhalts gewünscht wird, ist das äussere
Ende des Ausgusses mit einer Kappe bzw. einem Deckel oder einem Zapfen versehen.
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Solche Beutel werden normalerweise durch ihre Ausgüsse gefüllt. Wenn
der Inhalt verbrauchbar ist, muß zu allen Zeitpunkten Sorge dafür getragen werden,
daß der Inhalt in hygienischem Zustand und frei von Verunreinigungen gehalten wird.
Bei herkömmlichen Vorrichtungen zum aseptischen Verpacken von Lebensmitteln oder
anderen Produkten in den Behältern wird der Ausguß in einer sterilen Kammer aufgenommen
und gehalten. In die Kammer erstreckt sich ein Füllansatzrohr, welches durch die
Kammer zum Anschluß mit dem Ausguß bewegt wird, um den Beutel hierdurch mit dem
Produkt zu füllen. Um das Ansatzrohr mit dem Produkt zu versorgen und um eine Bewegung
des Ansatzrohres innerhalb der Kammer zu ermöglichen, sind flexible Leitungen mit
dem Ansatzrohr innerhalb der Kammer verbunden.
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Ein besonderes Problem, das bei der Verwendung solcher konventionellen
aseptischen Verpackungsvorrichtungen auftritt, besteht darin, daß die flexiblen
Leitungen oft bereits nach 500 bis 750 Betriebsstunden brechen. Wenn dies geschieht,
wird die Kammer verunreinigt, geht die Asepsis verloren und muß die Vorrichtung
abgeschaltet werden, bis die Kammer wieder sterilisiert ist. Zusätzlich werden die
flexiblen Leitungen oft mit dem Produkt verkrustet, was ebenfalls eine Abschaltung
des Systems erfordert, um die Leitungen zu reinigen und die Kammer zu sterilisieren.
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Darüber hinaus erfordert jede Einstellung oder Positionierung der
Leitungen einen Zugang in die Kammer, wodurch ebenfalls eine erneute Sterilisation
notwendig wird.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine Vorrichtung zum
aseptischen Verpacken eines Produkts in einem Behälter mit einem Ausguß zu schaffen,
in welcher
eine sterile Kammer den Ausguß aufnimmt und relativ zu
einem Füllansatzrohr bewegbar ist, um den Ausguß und das Ansatzrohr zu verbinden
und zu trennen zur Einführung des Produktes in den Behälter durch den Ausguß, wobei
ein trennbarer, normalerweise den Ausguß verschließender Dekkel automatisch innerhalb
der Kammer entfernt wird, um ein Füllen des Behälters zu ermöglichen,und nach dem
Füllen wieder auf den Ausguß aufgebracht wird. Darüber hinaus sollen bei der Vorrichtung
alle Produkt- und/oder anderen Strömungsmittelverbindungen mit der Vorrichtung außerhalb
der sterilen Kammer angeordnet sein.
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Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert durch eine Vorrichtung
zum aseptischen Füllen eines Behälters mit einer Öffnung, gekennzeichnet durch ein
Gehäuse mit einer sterilen Kammer und einem Zugang zu der Kammer zur Aufnahme eines
Teils des Behälters, welcher die Öffnung aufweist, durch den Zugang und in der Kammer.
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Es ist eine Einrichtung vorgesehen zum Halten des Teils des Behälters
gegen Bewegung relativ zum Gehäuse, wenn dieser Teil in der Kammer aufgenommen ist.
In der Kammer ist darüber hinaus eine Fülleinrichtung vorgesehen zum Füllen des'Behälters
durch dessen Öffnung. Die Fülleinrichtung ist gegen Bewegung gesichert. Zur Schaffung
eines Anschlusses zwischen der Fülleinrichtung und der Behälteröffnung, wodurch
der Behälter gefüllt werden kann, ist eine Einrichtung zur Bewegung des Gehäuses
vorgesehen, um die Behälteröffnung zur Fülleinrichtung zu bringen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter
ein flexibler Behälter und hat einen mit ihm in Verbindung stehenden Ausguß und
einen trennbaren, normalerweise ein sonst offenes äußeres Ende des Ausgusses verschließenden
Deckel. Zumindestens das äußere Ende des
Ausgusses erstreckt sich
in die Kammer durch den Zugang.
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Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Kammer in einem sterilen
Zustand zu halten. Um den Behälter füllen zu können, während dieser und der eingeführte
Inhalt in einem sterilen Zustand gehalten werden, hält die Fülleinrichtung in der
Kammer aufeinanderfolgend den Ausguß,entdeckelt den Ausguß, um dessen äußeres Ende
zu öffnen, füllt den Behälter durch den Ausguß, wiederverschließt den Ausguß und
gibt den Ausguß zur Entfernung aus der Kammer frei. Die Fülleinrichtung weist ein
Ansatzrohr in die Kammer auf, das gegen Bewegung gesichert ist. Die Bewegungseinrichtung
bewegt das Gehäuse nach Entdeckelung des Ausgusses, um das offene Ende des Ausgusses
an das Füllansatzrohr anzuschließen zum Füllen des Behälters und um dann den Ausguß
außer Eingriff mit den Ansatzrohr zum Wiederverschließen des Ausgusses zu bringen.
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Die Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines sterilen Zustandes inder
Kammer kann eine Einrichtung zum Einführen eines sterilen Druckgases in die Kammer
aufweisen. Die Fülleinrichtung weist darüber hinaus eine Ausgußhalteeinrichtung
und eine Verschließermechanisrnuseinrichtung auf, die mit dem Gehäuse für eine gemeinsame
Bewegung verbunden sind. Das Füllansatzrohr erstreckt sich ins Äußere des Gehäuses
durch einen Durchlaß und ist gegen Bewegung gesichert. Die Bewegungseinrichtung
bewegt das Gehäuse längs des Ansatzrohres mit dem Durchlaß um das Ansatzrohr herum.
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Zur Halterung des Ausgusses innerhalb der Kammer weist die Ausgußhalteeinrichtung
einen Ausgußhalter in der Kammer, der zum Ergreifen und Freigeben des Ausgusses
betätigbar ist, und eine Einrichtung auf, die auf dem Gehäuse außerhalb der Kammer
gelagert und mit dem Ausgußhalter verbunden ist zum wahlweisen Betätigen des Ausgußhalters
zum Ergreifen und Freigeben des Ausgusses. Um das Entdeckeln und Verschließen des
Ausgusses zu bewirken,
weist die Verschließermechanismuseinrichtung
einen Verschließermechanismüs in der Kammer, der zum Ergreifen und Freigeben des
Ausgußdeckels und zum Entfernen und Wiederaufbringen des Deckels von dem und auf
den Ausguß betätigbar ist, und eine Einrichtung auf, die außerhalb der Kammer auf
dem Gehäuse gelagert und mit dem Verschließermechanismus verbunden ist zum wahlweisen
Betätigen des Verschließermechanismus zum Ergreifen und Freigeben des Deckels und
zum Entfernen des Deckels von dem Ausguß und Wiederaufbringen des Deckels auf den
Ausguß.
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Die Einrichtung zur Betätigung des Ausgußhalters und des Verschließermechanismus
weist strömungsmittelbetätigte Antriebseinrichtungen und Einrichtungen zur Verbindung
der Antriebseinrichtungen mit einer Betriebsströmungsmittelquelle auf, wobei die
Verbindungseinrichtungen vollständig außerhalb der Kammer angeordnet sind. Das Füllansatzrohr
weist eine Einrichtung zur Verbindung mit einer Inhaltsquelle auf, die in den Behälter
eingeführt werden soll, wobei die Ansatzrohrverbindungseinrichtung ebenfalls vollständig
außerhalb der Kammer angeordnet ist.
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Demzufolge sind alle Strömungsmittel- und/oder Produktverbindungen
mit der Vorrichtung aus der sterilen Kammer entfernt, ist der Aufbau innerhalb der
Kammer erheblich vereinfacht und besteht keine Gefahr eines Asepsisverlustes in
der Kammer, wenn irgendeine Verbindung bricht oder sonst verunreinigt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig.1 eine Seitenansicht,
teilweise geschnitten, einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der
Erfindung zum aseptischen Füllen eines flexiblen Behälters durch einen Ausguß, wobei
der Ausguß innerhalb einer sterilen Kammer angeordnet ist, Fig.2 eine Ansicht im
wesentlichen längs der Linie 2-2 der Fig.1, in welcher ein Verschließermechanismus
zum Entfernen eines Deckels von dem Ausguß und zum Wiederaufbringen eines Deckels
auf den Ausguß in der Kammer illustriert ist, und Fig.3 eine Ansicht im wesentlichen
längs der Linie 3-3 der Fig.1, in welcher ein Ausgußhalter zum Halten des Ausgusses
während des Entdeckelns, Füllens des Behälters und Wiederverschließens gezeigt ist.
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Mit der vorliegenden Vorrichtung können Lebensmittel oder andere Produkte
wirksam und in einfacher Weise in flexiblen Behältern verpackt werden, z.B. in flexiblen
Beuteln aus thermoplastischem Material wie z.B. Polyäthylen oder dergleichen, während
das Produkt und die Behälter in einem sterilen oder aseptischen Zustand gehalten
werden.
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Jeder Beutel hat eine Tülle bzw. einen Ausguß, der mit dem Beutel
um eine Öffnung verbunden ist. Ein offenes äußeres Ende des Ausgusses ist normalerweise
durch einen trennbaren Deckel verschlossen. Der Deckel kann anfangs vor dem Füllen
des Behälters mit dem Ausguß verbunden sein oder kann nach dem Füllen auf den Ausguß
aufgebracht werden. In der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung wird angenommen, daß der Deckel vor dem Füllen auf den Ausguß aufgebracht
worden ist, wodurch der Beutel vor dem Füllen verschlossen und in einem unverschmutzten
und sterilen Zustand gehalten wird.
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Bei Betätigung der vorliegenden Vorrichtung wird der verschlossenen
Ausguß eines leeren Beutels in einer sterilen Kammer an einer Füllstation der Vorrichtung
positioniert, an welcher eine Einrichtung zum Füllen des Beutels durch den Ausguß
vorgesehen ist. Die Fülleinrichtung weist eine Einrichtung zum Halten des Ausgusses,
eine Einrichtung zum Trennen des Deckels vom Ausguß, eine Einrichtung zum Füllen
des Beutels mit dem Inhalt durch den entdeckelten Ausguß und eine Einrichtung zum
Wiederaufbringen des Dekkels auf den Ausguß auf. All dies geschieht, während der
Ausguß innerhalb der Kammer ist, um die Asepsis des Behälters und des Produktes
aufrechtzuerhalten. Die Einrichtung zum Füllen des Beutels durch den Ausguß weist
einen ortsfesten Füllkopf oder ein Füllansatzrohr auf, das sich in die Kammer erstreckt.
Die Kammer ist längs des Ansatzrohres bewegbar, um den Ausguß in oder außer Eingriff
mit dem Ansatzrohr zu bringen. Da die Kammer bewegbar und das Ansatzrohr ortsfest
ist, ansatt umgekehrt, sind keine flexiblen Leitungen innerhalb der Kammer für die
Zufuhr von Flüssigkeit und/oder Gas zu dem Ansatzrohr erforderlich, welche brechen
können oder sonst mit Verunreinigungen verkrustet werden und Asepsisverlust in der
Kammer bewirken und eine erneute Sterilisation der Kammer erfordern.
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Bei dem erörterten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls Einrichtungen
zum Herstellen eines Vakuums durch den Füllkopf, so daß, falls erforderlich, irgendwelche
Gase oder Atmosphärenluft vor und/oder nach dem Füllen aus dem Beutel abgezogen
werden können, und/oder zum Einspritzen eines inerten oder sterilen Gases in den
Ausguß nach dem Füllen vorgesehen, so daß der Inhalt in einem hygienischen Zustand
frei von Verunreinigungen gehalten wird.
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Die Vorrichtung ist, wie insbesondere aus Fig.1 hervorgeht, besonders
zum Füllen eines flexiblen Behälters wie z.B.
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eines flexiblen Beutels 20 aus thermoplastischem Material
durch
einen mit dem Beutel um eine Öffnung verbundenen Ausguß 22 geeignet, während der
Beutelausguß und das Produkt in einem aseptischen Zustand gehalten werden. Der Beutel
kann innerhalb eines relativ starren Kartons (nicht gezeigt) während des Füllens
positioniert oder enthalten sein, welcher eine Unterstützung für den gefüllten Beutel
bildet. Der Ausguß ist mit ringförmigen Rippen 24 ausgebildet, welche zwischen sich
ringförmige Aussparungen begrenzen, um eine Halterung des Ausgusses während des
Füllvorgangs zu erleichtern. Auf dem Ausguß ist eine trennbare Kappe oder ein Deckel
26, entfernt vom Ausguß gezeigt, vorgesehen, um ein sonst offenes äußeres Ende des
Ausgusses zu verschließen. Wie oben erwähnt ist, kann der Deckel auf den Ausguß
entweder vor oder nach dem Füllen aufgebracht werden. Um den Ausguß und den Behälter
jedoch in einem sterilen Zustand zu halten, wird der Deckel vorzugsweise zum Herstellungszeitpunkt
des Behälters und des Ausgusses auf den Ausguß aufgebracht.
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Die Vorrichtung weist eine sterile Füllkammer 28 auf, welche innerhalb
eines Gehäuses mit einer Deckwand oder Platte 30; einer Bodenwand oder Grundplatte
32 und einer Seitenwand 34 begrenzt ist, zur Aufnahme des Ausgusses durch eine in
der Bodenwand ausgebildeten Öffnung. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine Einrichtung
36 zum Füllen des Behälters durch den Ausguß auf, während dieser innerhalb der Kammer
angeordnet ist.
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Die Kammer 28 ist vertikal in Bezug auf ein ortsfestes, sich in die
Kammer erstreckendes Füllansatzrohr bewegbar, um den Ausguß und das Ansatzrohr zu
verbinden und zu trennen. Dies unterscheidet sich von herkömmlichen aseptischen
Verpackungsvorrichtungen, in welchen ein Ansatzrohr innerhalb einer ortsfesten Kammer
in und außer Eingriff mit einem Ausguß bewegt wird mit dem Ergebnis, daß der Aufbau
der vorliegenden Vorrichtung einfacher
ist und flexible Leitungen
innerhalb der Kammer zur Zufuhr von Produkten und/oder Gasen zum Ansatzrohr eliminiert
werden. Es besteht daher keine Möglichkeit der Verschmutzung der Kammer durch Bruch
oder Zerstörung einer Leitung.
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Um eine vertikale Bewegung der sterilen Kammer 28 zu schaffen, erstreckt
sich ein Paar von rohrförmigen Abstandshaltern 38 und 40 zwischen der Deckwand 30
der Kammer und einer Hubstangenplatte 42. Ein Paar von Hubstangen 44 und 46 erstreckt
sich durch die Abstandshalter 38 und 40. Diese Hubstangen sind gegen Bewegung in
Bezug auf die Abstandshalter durch Feststellschrauben 48 gesichert. Die oberen Enden
der Stangen sind verschiebbar innerhalb von Führungen 50 und 52 auf einer ortsfesten
Platte 54 angeordnet. Handgriffe 56 und 58, die mit den mit Schraubengewinden versehenen
unteren Enden der Stangen verbunden sind, erlauben eine Entfernung der Kammerbodenwand
32, um einen Zugang zum Inneren der Kammer zur Reinigung oder Wartung der Kammer
zu schaffen. Ein auf der ortsfesten Platte 54 gelagerter Zylinder 60 ist über seinen
Kolben mit der Hubstangenplatte 42 verbunden und ist wahlweise betätigbar, um die
Kammer anzuheben oder abzusenken, wobei die Hubstangen innerhalb der Führungen 50
und 52 gleiten.
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Die Fülleinrichtung 36 weist einen Ausgußhalter 62, einen Verschließeraufbau
64 und einen Füllkopf oder ein Füllansatzrohr 66 auf. Der Ausgußhalter kann einen
sich in die Kammer erstreckenden Ausguß ergreifen und der Verschließeraufbau und
die bewegbare Kammer werden anschließend betätigt, um den Ausguß zu entdeckeln (
wenn der Deckel vorher aufgebracht war), um den Ausguß an das Ansatzrohr anzuschließen
zum Füllen des Beutels mit einem Produkt und um den Ausguß wieder zu verschließen,
wobei all dies geschieht, während der Ausguß gehalten wird.
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Wie in Fig.3 gezeigt ist, weist der Ausgußhalter 62 ein Paar von Ausgußgreifbacken
70 und 72 auf, die schwenkbar mit der unteren Kammerwand 32 verbunden sind für eine
Bewegung weg voneinander und aufeinander zu. Gegenüberliegende Seitenkanten der
Backen entfernt von den Stiften sind mit Seitenöffnungen 70a und 72a versehen, um
einen Ausguß zwischen einem benachbarten Paar von ringförmigen Rippen 24 an dem
Ausguß aufzunehmen. Durch die Wand 32 ist eine langgestreckte Öffnung teilweise
unterhalb der Backen ausgebildet, durch welche eine Verlängerung des Ausgusses in
die Kammer aufgenommen und eine Bewegung der Verlängerung zwischen die Backen ermöglicht
wird.
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Um die Bewegung der Backen 70 und 72 zum wahlweisen Ergreifen und
Freigeben eines Ausgusses zu steuern, ist auf der oberen Kammerwand 30 ein strömungsmittelbetätigter
Zylinder 82 an einem L-förmigen Bügel 84 gelagert und mit einer Welle bzw. Achse
86 über ein Gabelgelenk 88 verbunden. Die Achse erstreckt sich durch die Wand 30
innerhalb eines Lagers 90 und hat an ihrem unteren Ende eine kreisförmige Verlängerung
92, die mit den Backen 70 und 72 über ein Paar von Gelenkarmen 94 und 96 verbunden
ist. Die Achse ist innerhalb des Lagers drehbar und die Anordnung ist derart, daß
nach Drehung der Achse im Gegenuhrzeigersinn, wie in Fig.3 dargestellt, sich die
Backen öffnen und nach Drehung im Uhrzeigersinn die Backen geschlossen werden.
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Um die Kolbenstange des Zylinders 82 zwischen den Bügeln 34 und einer
Scheibe 100 erstreckt sich eine Schraubenfeder 98, welche die Kolbenstange normalerweise
nach außen in Bezug auf den Zylinder vorspannt, um die Achse 86 im Uhrzeigersinn
zur Schließung der Backen 70 und 72 zu drehen. Wenn der Ausguß zu Beginn in die
Kammer erstreckt wird, wird der Zylinder desaktiviert. Um den Ausguß innerhalb der
Backen zu positionieren, wird der Ausguß in die Kammer durch einen rückwärtigen
Teil der
langgestreckten Öffnung 80 eingeführt, welcher nicht unterhalb
der Backen liegt. Anschließend wird der Ausguß nach vorn zwischen die Backen bewegt,
wobei die abgeschrägten Nockenflächen 70b und 72b an den Vorderenden der Backen
die nach außen gerichtete Bewegung der Backen gegen die Vorspannung der Feder 98
erleichtern, wenn der Ausguß zwischen die Backen positioniert wird. Wenn der Ausguß
sich innerhalb der Backen befindet, wird der Zylinder 82 betätigt, um seinen Kolben
auszufahren und eine im Uhrzeigersinn gerichtete Kraft auf die Achse 86 auszuüben,
wodurch die Backen fest in einer geschlossenen Position gehalten werden. Wenn der
Beutel gefüllt und der Ausguß wiederverschlossen ist wird später der Zylinder 82
betätigt, um seinen Kolben gegen die Vorspannung der Feder zurückzuziehen, um die
Backen ausreichend zu öffnen, so daß der Ausguß nach unten und aus der Kammer durch
Schwerkraft absinken kann. Um die freien Enden der Backen gegen eine Aufwärtsbewegung
zu unterstützen, welche auftreten kann, wenn der Deckel aus dem Ausguß gezogen wird,
erstrecken sich L-förmige, an der Wand 32 befestigte Bügel 102 und 104 unter die
Backen.
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Wenn der Ausguß 22 durch den Ausgußhalter gehalten wird, kann der
VerschlieBemufbau64betätigt werden, um den Dekkel 26 vom Ausguß zu entfernen, um
ein Füllen des Beutels zu ermöglichen, und um nach dem Füllen den Deckel wieder
auf den Ausguß aufzubringen. Bei der alternativen Ausführungsform, bei welcher der
Ausguß anfangs nicht mit einem Deckel versehen ist, verschließt der Verschließeraufbau
einfach nach dem Füllen des Ausguß. Es wird jedoch angemerkt, daß für ein aseptisches
Verpacken der Ausguß vorzugsweise während der Herstellung des Beutels und des Ausgusses
mit einem Deckel versehen wird, um diesen kontinuierlich in einem sterilen Zustand
zu halten.
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Wie in Fig.2 dargestellt, weist der Verschließeraufbau 64 z.B. eine
obere Platte 106 und ein Paar von Deckelgreifbacken 108 und 110 auf, die drehbar
auf der Unterseite der Platte durch Befestigungselemente 112 gelagert sind. Es sind
Einrichtungen wie z.B. eine Feder (nicht gezeigt) vorgesehen, um die Backen in Richtung
auf eine normalerweise geschlossene Position vorzuspannen. Die Backen haben jeweils
Seitenöffnungen 108a und 110a, welche zusammen einen Durchlaß durch die Backen begrenzen
zur Aufnahme eines oberen Kopfteils des Deckels. Die Anordnung ist derart, daß,
wenn die Backen geöffnet und um einen Deckelkopf positioniert sind, und dann geschlossen
werden, der Kopf von den Backen ergriffen wird. Durch eine Aufwärtsbewegung des
Verschließeraufbaus wird dann der Deckel vom Ausguß abgezogen zur Öffnung des äußeren
Endes des Ausgusses.
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Der Verschließeraufbau wird betrieben zum Schließen und öffnen der
Backen 108 und 110 zum Ergreifen und Freigeben des Deckels, zum Anheben und Absenken
des Aufbaus zum Entdeckeln und Wiederverschließen des Ausgusses und zum Drehen des
Aufbaus zur Freigabe eines Weges zwischen dem Ausguß und dem Füllansatzrohr 66.
Der Mechanismus zur Durchführung dieser Funktionen umfaßt eine Achse 114 mit einer
langgestreckten Nockenscheibe (nicht gezeigt) an ihrem unteren Ende. Die Welle bzw.
Achse ist an ihrem oberen Ende an der Kolbenstange eines Zylinders 116 für eine
gemeinsame vertikale Bewegung mit dieser befestigt, wobei der Zylinder an dem oberen
Ende eines Ständers 118 gelagert ist, der von der oberen Kammerwand 30 getragen
wird. Die Nockenscheibe ist positioniert zwischen einander zugekehrten Nockenmitnehmerseiten
auf den Backen 108 und 110, derart, daß nach Drehung der Achse die Nockenscheibe
eine Öffnung und Schließung der Backen bewirkt. Zwischen der Nockenscheibe und dem
Zylinder erstreckt sich die Achse durch die Kammerwand 30 und ein unteres Ende des
Ständers 118 innerhalb einer inneren
Muffe 120 und einer äußeren
Muffe 122. Die innere Muffe ist an ihrem unteren Ende innerhalb eines Durchlasses
durch die Verschließerplatte 106 befestigt. Die Achse ist innerhalb dieser inneren
Muffe drehbar. Die äußere Muffe 122 ist an ihrem Umfang innerhalb der in der Kammerwand
30 und dem Ständer 118 ausgebildeten Durchlässe befestigt Die innere Muffe ist sowohl
vertikal hin und her bewegbar wie auch drehbar. Die Verschließerbacken können daher
geöffnet und verschlossen werden durch Drehung der Achse 114 und der gesamte Verschließeraufbau
kann durch gleichartige Bewegung der inneren Muffe 120 innerhalb der äusseren Muffe
122 angehoben und gesenkt und/oder gedreht werden.
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Die Einrichtung zum Drehen des Achse 114 innerhalb der Muffe 120 zum
Öffnen und Schließen des Verschließeraufbaus und zum Drehen der Muffe zur Drehung
des gesamten Verschließeraufbaus weist ein Paar von Zylinder 124 und 126 auf, die
auf einer Seitenwand des Ständers 118 gelagert sind. Der Zylinder 124 dreht die
Achse 114 und hat einen Schiebestein 128, welcher auf der Kolbenstange gelagert
ist, wobei das äußere Ende der Kolbenstange verschiebbar innerhalb einer Führung
130 auf dem Ständer gelagert ist. Ein um das obere Ende der Achse befestigtes Gabelgelenk
132 hat einen aufrechten Stab 134, welcher sich in eine geschlitzte Öffnung in dem
Schiebestein erstreckt. Durch Betätigung des Zylinders 124 zur Hin- und Herbewegung
des Schiebesteins wird daher die Achse gedreht und daher die Nockenscheibe am unteren
Ende der Achse, um die Backen des Verschließeraufbaus zu öffnen und zu schließen.
Der Zylinder 126 dreht den gesamten Verschließeraufbau und hat auf seiner Kolbenstange
einen Schiebestein 136, wobei das äußere Ende der Kolbenstange verschiebbar innerhalb
einer Führung 138 auf dem Ständer gelagert ist. Ein um das obere Ende der inneren
Muffe 120 befestigtes Gabelgelenk hat einen aufrechten Stab 142, der sich in eine
geschlitzte öffnung in dem Schiebe-
stein 136 erstreckt. Durch
Betätigung des Zylinders 126 zum Hin- und Herbewegen des Schiebesteins wird der
inneren Muffe und daher der Platte 106 des Verschieße raufbaus eine Drehbewegung
auferlegt.
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Beim Betrieb zum Entdeckeln und Verschließen von sich in die sterile
Kammer 28 erstreckenden und durch den Ausgußhalter 62 gehaltenen Ausgüssen wird
der Verschliesseraufbau 64 zunächst oberhalb des Ausgusses 22 gehalten, wobei die
Backen in einer offenen Position sind.
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Dies wird erreicht durch Zurückziehen des Kolben des Zylinders 116
zum Anheben des Aufbaus, durch Zurückziehen des Kolbens des Zylinders 126 zum Drehen
des Aufbaus in eine Position über dem Ausguß und durch Ausfahren des Kolbens des
Zylinders 124 zum Drehen der Nockenscheibe am unteren Ende der Achse 114 zur Öffnung
der Verschließerbacken. Anschließend wird der Kolben des Zylinders 116 ausgefahren,
um den Verschließeraufbau auf den Kopf des Deckels 26 abzusenken. Der Kolben des
Zylinders 124 wird zurückgezogen, um die Verschließerbacken um den Kopf des Deckels
zum Ergreifen des Deckels zu schließen. Der Zylinder 116 hebt dann den Aufbau an,
um den Deckel aus dem Ausguß und zu einer Position oberhalb des Ausgusses zu ziehen,
wonach der Kolben 126 ausgefahren wird, um den Aufbau zu einer vom Ausguß entfernten
Position zu drehen, wodurch ein teg zwischen dem Ausguß und dem Füllansatzrohr 66
freigegeben wird.
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Es wird angemerkt, daß während der Zeit, in welcher der Kolben des
Zylinders 126 ausgefahren wird, um den Verschließeraufbau zudrehen, der Kolben des
Zylinders 124 gleichzeitig weiter zurückgezogen wird, um eine Relativbewegung zwischen
dem Aufbau und der Nockenscheibe zu verhindern, so daß die Backen geschlossen bleiben.
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Um den Deckel wieder auf den Ausguß aufzubringen, wird der oben beschriebene
Betriebszyklus umgekehrt. Insbesondere wird der Kolben des Zylinders 126 zurückgezogen,
während
der Kolben des Zylinders 124 gleichzeitig zur Drehung des Aufbaus ausgefahren wird,
um den Deckel über dem Ausguß zu positionieren, während die Verschließerbacken geschlossen
bleiben. Anschließend senkt der Zylinder 116 den Aufbau zur Wiedereinführung des
Deckels in den Ausguß ab, wonach der Kolben des Zylinders 124 weiter ausgefahren
wird, um die Backen zu öffnen und den Deckel freizugeben.Der Zylinder 116 hebt dann
den Aufbau zu seiner Position oberhalb des Ausgußhalters an, um das Entdeckeln und
Wiederverschließen des Ausgusses eines nachfolgenden Beutels vorzubereiten.
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Es wird angemerkt, daß die Betriebsmechanismen oder Zylinder sowohl
für den Ausgußhaiteraufbau 62 als auch den Verschließeraufbau 64 auf der Deckwand
30 der sterilen Kammer 28 gelagert sind für eine gemeinsame Bewegung mit dieser
bei Betätigung des Zylinders 63. Demzufolge können Betriebsströmungsmittel in einfacher
Weise zu den Zylindern, z.B. über flexible Leitungen gebracht erden, ohne daß es
erforderlich ist, eine dieser Leitungen durch die sterile Kammer zu führen. alls
eine dieser Leitungen bricht, befindet sich das aus dieser Leitung abgegebene Strömungsmittel
außerhalb der Kammer und kann nicht in die Kammer eindringen und diese verschmutzen,
wodurch eine erneute Sterilisation der Kammer vermieden wird.
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Um die Sterilität der Kammer 28 trotz der zu ihr führenden Öffnungen,
z.B. die öffnung 80 in der Kammerwand 32, aufrechtzuerhalten, kann die Kammer mit
einem sterilen Gas beschickt sein. Dies kann in einfacher Weise (vgl. Fig.3) durch
Einführen eines sterilen bzw. keimfreien Druckgases durch die Seitenwand 34 der
Kammer über eine Leitung 144 erreicht werden, welche zwischen einer Gasquelle und
einer Kupplung 146 angeordnet ist.
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Das Gas wird mit einem Druck größer als Atmosphärendruck eingeführt,
wodurch das Gas die Kammer ausfüllt und
kontinuierlich aus der
Kammer durch die verschiedenen Öffnungen ausströmt. Die nach außen gerichtete Strömung
des Gases sorgt für eine sterile Barriere in den Öffnungen, um den Eintritt der
Umgebungsatmosphäre oder anderer Verschmutzungen in die Kammer zu verhindern, die
sonst den aseptischen Zustand der Kammer zerstören würden.
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Der Beutel wird durch die entdeckelte Öffnung in dem Ausguß gefüllt,
während der Ausguß in der sterilen Umgebung der Kammer 28 ist. Die Einrichtung zum
Füllen des Beutels enthält das Ansatzrohr 66, welches sich in die Kammer hineinerstreckt
und das untere Ende eines Füllkopfes 148 bildet. Der Füllkopf ist außerhalb der
Kammer gegen Bewegung gelagert und ist ortsfest relativ zur Kammer. Die Anordnung
ist derart, daß bei vertikaler Bewegung der Kammer die Bodenwand 32 sich in Richtung
auf das Ansatzrohr und von dem Ansatzrohr weg bewegt, wodurch ein vom Ausgußhalter
gehaltener Ausguß in und außer Eingriff mit dem Ansatzrohr gebracht wird.
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Das Ansatzrohr 66 des Füllkopfes 148 ist insbesondere verschiebbar
innerhalb einer Führung oder einer Muffe 150 angeordnet, die auf der oberen Kammerwand
30 gelagert ist. Dichtungseinrichtungen sind zwischen dem Ansatzrohr und der Führung
vorgesehen, um das Eindringen von Verunreinigungen in die Kammer zu verhindern.
Diese Dichtungseinrichtungen können aus dem Ausströmen eines sterilen in die Kammer
eingeführten Gases bestehen. Eine ringförmige Lippe oder ein Dichtungsabschluß 152
am unteren Produktausgabeende des Ansatzrohrs verschließt den Ausguß um seine Öffnung,
wenn der Ausguß mit dem Ansatzrohr verbunden wird. Eine Produktversorgungsleitung
154 verbindet den Füllkopf mit der Außenseite der Kammer für eine Produktzufuhr
zum Ansatzrohr zum Einführen in den Beutel über den Ausguß. Ein durch einen Zylinder
158 betätigter Ventilaufbau steuert eine Produktströmung
zwischen
der Leitung 154 und dem Ansatzrohr 66.
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Bei Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zum Füllen eines
flexiblen Beutels 20, wobei die sterile Kammer 28 in ihrer untersten Position angeordnet
ist, wird der Ausguß 22 des Beutels in die Kammer durch die Öffnung 80 in der Kammerboden
wand 32 geführt und zwischen die Ausgußhalterbacken 70 und 72 bewegt. Während der
Bewegung des ausgusSes zwischen die Backen ist der Ausgußhalterzylinder 82 nicht
betätigt, wodurch eine Trennung der Backen und Aufnahme des Ausgusses gegen die
Vorspannung der Feder 98 möglich ist. Anschließend wird der Zylinder 82 betätigt,
um die Backen zusammenzuhalten und den Ausguß zwischen diesen einzuspannen. Zu dieser
Zeit wird der Verschließeraufbau 64 oberhalb des Ausgusses und zwischen dem Ausguß
und dem Füllansatzrohr 66 positioniert. Dann wird der Verschließeraufbau abgesenkt,
um den Ausgußdeckel 26 zu ergreifen, angehoben, um den Deckel aus dem Ausguß zum
Entdeckeln des Ausgusses herauszuziehen, und unter Halten des Deckels zu einer Position
gedreht, in welcher ein Weg zwischen dem Ausguß und dem Füllansatzrohr freigelegt
wird. Anschließend wird der Zylinder 60 betätigt, um die Kammer 28 vertikal anzuheben,
wodurch der Ausguß in Verbindung mit dem Ansatzrohr kommt und der Rand des Ausgusses
um seine Öffnung gegen die ringförmige Dichtung 152 bewegt wird. Dann öffnet der
Zylinder 158 das Ventil 156 zur Einführung des Inhalts unter Druck durch das Ansatzrohr
und den Ausguß in den Beutel.
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Wenn der Ausguß mit dem Ansatzrohr in Verbindung steht, kann, falls
erwünscht, zunächst vor der Einführung des Produktes in den Beutel ein Vakuum über
das Ansatzrohr erzeugt werden, um irgendwelche Gase oder Atmosphärenluft auf dem
Beutel zu entfernen. Nach Füllung des Beutels kann ebenfalls, falls erwünscht, ein
Vakuum über das Ansatzrohr erzeugt oder ein Strom von inerten oder
sterilem
Gas durch das Ansatzrohr in den Beutel eingebracht werden, um die Unversehrtheit
und/oder Sterilität des verpackten Produktes zu gewährleisten. Eine geeignete Form
für den Füllkopf 148, welche die oben beschriebenen funktionellen Operationen erfüllt,
ist in der US-PS 3.926.229 beschrieben.
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Nachdem der Beutel gefüllt worden ist, wird der Zylinder 60 erneut
betätigt, um die Kammer abzusenken, wodurch der Ausguß außer Eingriff mit dem Füllansatzrohr
66 kommt. Der Verschließeraufbau wird betätigt, um den Deckel wieder in den Ausguß
einzuführen. Der Verschliesseraufbau gibt dann den Deckel frei und wird in eine
Position oberhalb des Ausgußhalters bewegt. Danach wird der Zylinder 82 betätigt,
um die Ausgußhalterbacken zu öffnen, so daß der Ausguß entfernt oder durch Schwerkraft
nach unten aus der Kammer abgesenkt werden kann.
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Wenn der Beutel sich zu diesem Zeitpunkt innerhalb eines relativ starren
Kartons befindet, kann eine trennbare Abdeckung auf den Karton aufgebracht oder
der Karton anderweitig verschlossen werden, um diesen für den Versand bereitzustellen
Da die Betätigungsmechanismen und strömungsmittelbetätigten Motoren oder Zylinder
für den Ausgußhalter 62, den Verschließeraufbau 64 und den Füllkopf 148 außerhalb
der sterilen Kammer 28 angeordnet sind und da der Füllkopf ortsfest und die Kammer
relativ zu diesem bewegbar ist, wird der Innenaufbau der Kammer erheblich vereinfacht
und flexible Leitungen oder andere Strömungsmittelbetriebsverbindungen aus dieser
Kammer eliminiert.
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Es besteht daher keine Verschmutzungsgefahr für die Kammer wie sie
sonst bei Bruch einer Leitung auftreten kann, der ein Abschalten der Vorrichtung
zur erneuten Sterilisation der Kammer erfordern würde. Da der Füllkopf ortsfest
ist,werden die Strömungsmittelverbindungen zu diesem zusätzlich nicht bewegt im
Betrieb der Vorrichtung
und können daher aus festen Leitungen
bestehen, welche sehr fest sind und nur sehr unwahrscheinlich jemals brechen. Der
Wartungs- und Reparaturaufwand der Vorrichtung ist daher erheblich verringert. Darüber
hinaus erleichtert der minimale Innenaufbau der Kammer erheblich das Säubern und/oder
das Reparieren der in der Kammer angeordneten Komponenten.