DE60311011T3

DE60311011T3 - Maschine zur aseptischen Behandlung von Behältern in einer Abfüllanlage

Info

Publication number: DE60311011T3
Application number: DE60311011T
Authority: DE
Inventors: Francesco Zanga
Original assignee: Sidel International AG
Current assignee: Sidel International AG
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: ES2280730T5; ES2280730T3; AU2003208605A1; CA2513568A1; US20060059862A1; DE60311011T2; US7341079B2; WO2004065283A1; EP1601606A1; BR0318002B1; ITPR20030001A1; JP4235617B2; BR0318002A; CA2513568C; CN1732122A; EP1601606B1; DE60311011D1; CN100534891C; EP1601606B2; ATE350332T1

Description

TECHNISCHER BEREICH UND HINTERGRUNDTECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur aseptischen Behandlung von Behältern in einer Abfüllanlage.
Bei Anlagen zum Abfüllen und Verpacken von Getränkebehältern (z. Bsp. Flaschen) unter keimfreien Bedingungen muss der Behandlungsbereich der Behälter zur Vermeidung von Verunreinigungen derselben (z. Bsp. in dem Sterilisator, der Spülmaschine, der Abfüllmaschine und der Verschlussmaschine) entsprechend von der äusseren Umgebung isoliert und keimfrei gehalten werden. Gemäss einer ersten Ausbildungslösung werden die verschiedenen Maschinen der Anlage (z. Bsp. der Sterilisator, die Spülmaschine, die Abfüllmaschine und die Verschlussmaschine) vollständig in voluminöse aseptische Kammern eingeführt, welche durch Einleitung von mithilfe von Gebläsen über Absolutfilter gefilterter Luft gegenüber der Aussenumgebung mit Überdruck beaufschlagt werden, welche Luft dann in einer Richtung durch die Öffnungen für den Eintritt/Austritt der Behälter in die/aus den Kammern, in die die Maschinen und Bauteile der Anlage eingebracht sind, abfliesst. Hierdurch wird der mögliche Eintritt von Mikroorganismen in den Behandlungsbereich der Behälter verhindert.
Da die im allgemeinen drehenden Maschinen jedoch sehr hohe Abmessungen aufweisen, sind die aseptischen Kammern derart gross, dass sie schwierig zu handhaben und unter keimfreien Bedingungen zu halten sind.
Gemäss einer anderen Lösung werden zur Herabsetzung der Kammergrösse nur die Behandlungsbereiche der Maschinen isoliert, wobei der restliche Teil der Maschinen in einer unkontrollierten Atmosphäre verbleibt.
Bei drehenden Maschinen wird der zu isolierende Behandlungsbereich zwischen einem drehenden und einem feststehenden Teil festgelegt, wobei eine Barriere zwischen dem drehenden Teil, in den die Behandlungsorgane eingebaut sind (zum Beispiel die Sterilisierungsdüsen eines Sterilisators, oder die Füllventile einer Abfüllmaschine, oder die Schliessköpfe einer Verschlussmaschine ...) und den feststehenden Wänden notwendig ist, wie das die Maschine nach aussen oder gegenüber den Übertragungsorganen schützende Gehäuse.
Zu diesem Zweck wurden im allgemeinen an dem drehenden Teil angebrachte Dichtungen aus elastomerischem Material eingesetzt, welche an dem normalerweise aus Metall bestehenden feststehenden Teil gleiten.
Angesichts der Tatsache, dass die für die Zuverlässigkeit wichtigsten Bedingungen dieser Lösung (glatte, harte, parallel zu der Dichtung liegende Gleitfläche mit niedrigem Reibungsköffizienten; niedrige Gleitgeschwindigkeiten) mit den hohen Abmessungen der Maschinen in Kontrast stehen, welche aufgrund der verlangten Tolleranzen der Arbeitsverfahren und der Produktionsgeschwindigkeiten das Erreichen dieser Bedingungen verhindern, sind die wesentlichen Nachteile dieser Lösung offensichtlich in der schnellen Abnutzung der Dichtung und folglich dem Dichtungsverlust zu sehen.
Eine weitere Lösung sieht den Gebrauch von Labyrinthdichtungen vor, welche das Problem der Abnutzung der Dichtungen lösen, da sie keinerlei physischen Kontakt zwischen den zueinander beweglichen Teilen mit sich bringen.
Die Güte der Abdichtung hängt jedoch von dem Abstand zwischen den beweglichen Teilen ab: sinkt dieser Abstand, dann steigt die Qualität der Abdichtung, niedrige Abstände (z. Bsp. im Bereich von Zehntel Millimetern) koennen jedoch bei derart grossen Maschinen nur mit hohem Aufwand und hohen Kosten erzielt werden, da die Tolleranzen der mechanischen Arbeitsverfahren derart sind, dass solch niedrige Abstände nur schwer herstellbar sind.
Bei dieser Lösung stellen die Labyrinthdichtungen einen weiteren möglichen Weg für den Austausch von Luft mit der Aussenumgebung dar, wodurch zur Herstellung eines geeigneten Überdrucks ein höherer Durchsatz an steriler Luft erforderlich ist, was höhere Kosten und die Gefahr von Isolierungsverlusten mit sich bringt.
GB 407 672 beschreibt gemäss eine Maschine, die Dichtmittel umfasst, welche einen nicht keimfreien (normalerweise drehenden) Teil der Maschine von einem (normalerweise feststehenden) Teil trennen, der unter keimfreien Bedingungen gehalten wird und den die behandelten Behälter durchlaufen. Diese Mittel umfassen einen feststehenden Ringkanal, der zumindest teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, in dem ein konzentrisches, dem drehenden Teil zugeordnetes Ringelement gleitet. Die Dichtmittel bilden im wesentlichen einen Siphon aus.
Der feststehende Teil, in dem die Behälter behandelt werden, wird gegenüber der Aussenumgebung unter Überdruck gehalten. DE-A-213 90 57 offenbart eine Maschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Nachteile zu beseitigen, indem eine Maschine zur Behandlung von Behältern zur Verfügung gestellt wird, in der der Behandlungsbereich der Behälter auf besonders einfache und kostensparende Weise von der Aussenumgebung isoliert wird.
Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemässen Maschine vollständig gelöst, welche durch die unten aufgeführten Ansprüche gekennzeichnet ist. Vorzugsweise ist ein Kanal für jeden Füllstand der Maschine vorgesehen, in dem Dichtmittel notwendig sind, und jeder Kanal weist vorzugsweise eine Überlaufvorrichtung auf, über die überschüssige Flüssigkeit abgeleitet wird, wobei eine mit einer zentralen Steuereinheit verbundene Warnvorrichtung die Einleitung von weiterer Flüssigkeit in den entsprechenden Kanal bewirkt, wenn der gemessene Flüssigkeitsstand in dem Kanal unter einen festgelegten Schwellenwert sinkt.
In Höhe des Eintritts- bzw. Austrittsbereichs der Behälter in dem drehenden Teil der Maschine kann ein Bett oder eine keimfreie Behälterfördervorrichtung unterbrochen werden, so dass dieses Bett bzw. diese Vorrichtung unterteilt und vollständig in eine Eintrittsfördervorrichtung und eine Austrittsfördervorrichtung getrennt wird, um den genannten Eintritts- bzw. Austrittsbereich zugänglich zu machen.
BESTE AUSBILDUNGSFORM DER ERFINDUNG
Diese und weitere Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform näher hervor, welche rein beispielsweise und nicht beschränkend in der beiliegenden Zeichung dargestellt ist, es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht einer Abfüllanlage;
2 eine genauere Darstellung einer Abfüll-Verschlussmaschine;
3 den Schnitt gemäss der Linie A-B der sich auf die Abfüllmaschine beziehenden 2;
4 den Schnitt gemäss der Linie C-D der sich auf den Sternförderer zwischen der Abfüll- und der Verschlussmaschine beziehenden 2;
5 eine Einzelheit der Dichtmittel und der die Flüssigkeit in den Dichtkanälen steuernden zentralen Steuereinheit.
In den Figuren ist mit 1 insgesamt eine keimfreie Abfüllanlage gekennzeichnet, welche einen Sterilisator 2 (der zum Beispiel durch Versprühen von sterilisierenden Lösungen arbeitet), eine Spülmaschine 3, eine Abfüllmaschine 4 und schliesslich eine Verschlussmaschine 5 umfasst, welche allesamt der drehenden Art sind.
Die zu behandelnden Behälter 10 gelangen über Eintrittssternförderer 6a zu den oben genannten Maschinen und treten über Austrittssternförderer 6b aus diesen aus, welche Förderer in Transportvorrichtungen oder Betten 7 aufgenommen sind, die gegenüber der Aussenumgebung unter Überdruck stehen und somit keimfrei sind.
Die genannten Betten umfassen eine Trägerbasis, welche im Regelfall den Antrieb und die nicht unter keimfreien Bedingungen gehaltenen Bauteile enthalten und einen unter Überdruck stehenden Tunnel haltern, in dem sich die Transportelemente unter keimfreien Bedingungen befinden.
Das Bett 7 wird auf neuartige Weise unterteilt und in Höhe des Eintritts-/Austrittsbereiches des drehenden Teils der Maschine vollständig getrennt, um einen Zugangsbereich 8 für die Bediener zu schaffen, der eine Breite von etwa 0,5 bis 1,5 m aufweist. Insbesondere in den 2 und 3 ist eine drehende Abfüllmaschine 4 dargestellt, die eine Vielzahl von Stationen 9 zur Behandlung von Behältern 10 umfasst, welche aus gleichmässig über den Umfang verteilten Füllventilen bestehen.
Tangential zum Umfang sind die beiden Sternförderer angeordnet, die mit der drehenden Plattform synchronisiert sind: der Eintrittsförderer (6a) dient für leere Behälter und der Austrittsförderer (6b) für volle Behälter. Die Umgebung, in der die Behandlung oder Verarbeitung der Behälter stattfindet, in dem vorliegenden Fall die Umgebung, in der das Abfüllen stattfindet, ist von der Aussenumgebung isoliert, erlaubt jedoch den Entritt von leeren Behältern und den Austritt von vollen Behältern durch hier nicht dargestellte geeignete Öffnungen in den den keimfreien Bereich umgebenden Wänden.
Mit 11 ist ein nicht keimfreier Bereich der Maschine (welche häufig ein drehender Teil ist) gekennzeichnet, während das Bezugszeichen 12 einen unter keimfreien Bedingungen gehaltenen Bereich darstellt (der häufig ein feststehender Teil ist), den die behandelten Behälter 10 durchlaufen.
Das Teil 12 wird durch Überdruck, welcher in der genannten Umgebung durch Einleitung von Luft über Kanäle 13 und Absolutfilter 14 hergestellt wird, unter keimfreien Bedingungen gehalten.
Die Dichtung zwischen dem nicht keimfreien Bereich 11 und dem keimfreien Bereich 12 wird auf neuartige Weise durch einen feststehenden Ringkanal 15 erzielt, der teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, in dem ein konzentrisches, dem drehenden Teil wasserdicht zugeordnetes Ringelement 16 gleitet.
Das Ringelement 16 taucht teilweise in die Flüssigkeit des Kanals ein und wird durch die Drehung der Maschine in dem Kanal bewegt.
Die Flüssigkeit, bei der es sich vorzugsweise um eine sterilisierende Flüssigkeit handelt, die in der Lage ist, Bakterien aller Art zu beseitigen, zum Beispiel Chlorwasser, wirkt als Isolator, der den Kontakt zwischen dem keimfreien Bereich und der Aussenumgebung verhindert.
Natürlich ist für jeden Grenzbereich zwischen dem keimfreien Bereich und dem nicht keimfreien Bereich dem entsprechenden Ringelement 16 ein Kanal 15 zugeordent.
Durch den leichten Überdruck (wenige Millibar) in dem keimfreien Bereich 12 bzw. der aseptischen Kammer bildet sich ein Höhenunterschied 17 (von einigen Millimetern einer Wassersäule entsprechend dem hergestellten Überdruck) zwischen der Flüssigkeit in dem Kanal 15, der mit der aseptischen Kammer in Berührung steht, und dem Kanal ausserhalb des Ringelementes 16, der in Berührung mit der Aussenumgebung steht, aus.
4 zeigt die Anordnung der Kanäle 15 an der (zur Hälfte geschnittenen) Verschlussmaschine 5. Die Figur zeigt den Gebrauch von zwei auf unterschiedlichen Höhen angeordneten Kanälen 15. Ein Füllstandskontrollsystem gewährleistet das ständige Vorhandensein von Flüssigkeit in allen Kanälen.
Dieses in 5 dargestellte System umfasst eine zentrale Steuereinheit 18 und für jeden Kanal eine Sonde 19 zur Erfassung des Füllstandes, die in einer Schale 21 angeordnet ist, sowie ein Regelventil 20, das weitere Flüssigkeit von einem nicht dargestellten Vorratsbehälter abruft, sowie ein in die Schale eingebrachtes Überlaufrohr 22, das bei Überschreiten eines (durch die Anordnung des Rohres definierten) vorbestimmten Standes eine automatische Ableitung der Flüssigkeit erlaubt, um ein Austreten der Flüssigkeit in die aseptische Kammer zu verhindern.
Im wesentlichen bewirkt die zentrale Steuereinheit bei Absinken des von der Sonde 19 in der Schale 21 gemessenen Füllstandes unter einen vorbestimmten Mindeststand die Zufuhr von weiterer Flüssigkeit in die Schale. Für jeden Kanalfüllstand ist jeweils eine Schale vorgesehen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine einwandfreie Dichtung zwischen einer keimfreien Umgebung und der Aussenumgebung mit Dichtmitteln 15, 16 erzielt, welche im wesentlichen einen Siphon ausbilden, der frei von Abnutzung ist und bei dem weniger Luft als bei Labyrinthdichtungen zum Einsatz kommt.
Ferner kann die Dichtung unabhängig von der Qualität der mechanischen Bearbeitungsverfahren gewährleistet werden, so dass für die zu der hermetischen Abdichtung des aseptischen Bereiches beitragenden Teile keine besonderen und kostenintesive Bearbeitungsverfahren notwendig sind.
Mit der vorliegenden Erfindung bestehen die einzigen Wege, über die keimfreie Luft aus dem System austreten kann, und die unvermeidlich sind, aus den Eintritts- und Austrittstüren für die Behälter, wodurch eine wirksamere Kontrolle der sterilen Bedingungen des Systems bei weniger Einsatz von steriler Luft gewährleistet wird.
Die vorliegende Erfindung ist bei jeder Maschine einsetzbar, die Teil einer Abfüllanlage ist, wie zum Beispiel Sterilisatoren, Spülmaschinen, Abfüllmaschinen, Verschlussmaschinen.

Claims

Maschine der drehenden Art zur aseptischen Behandlung von Behältern (10) in Abfüllanlagen, die eine Vielzahl von Stationen (9) zur Behandlung der Behälter umfasst und derart ausgebildet, dass die Behandlung der Behälter unter im wesentlichen sterilen Bedingungen erfolgt, umfassend Dichtmittel zur Trennung eines nicht sterilen Bereiches (11) der Maschine von einem unter sterilen Bedingungen gehaltenen Bereich (12), den die behandelten Behälter (10) durchlaufen, wobei die genannten Mittel zumindest einen feststehenden Ringkanal (15) umfassen, der zumindest teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, in dem ein konzentrisches, mit dem drehenden Teil (11) zugeordnetes Ringelement (16) gleitet, eine Füllstandsvorrichtung, welche das ständige Vorhandensein von Flüssigkeit in jedem Kanal gewährleistet, wobei die Maschine dadurch gekennzeichnet ist, dass die Füllstandsvorrichtung umfasst: – eine zentrale Steuereinheit (18), – für jeden Kanal eine Sonde (19) zur Erfassung des Füllstandes, die in einer Schale (21) angeordnet ist, – ein Regelventil (20), das weitere Flüssigkeit von einem Vorratsbehälter abruft, – ein in die Schale eingebrachtes Überlaufrohr (22), das bei Überschreiten eines durch die Anordnung des Rohres definierten vorbestimmten Füllstandes eine automatische Überlaufen der Flüssigkeit gestattet, um ein Austreten der Flüssigkeit in die sterile Kammer (12) zu verhindern, wenn der durch die Sonde (19) gemessene Füllstand in der Schale (21) niedriger als ein vorbestimmter Mindestfüllstand ist, wobei die zentrale Steuereinheit den Zufluss weiterer Flüssigkeit in die Schale steuert.
Maschine nach Anspruch 1, bei der die Flüssigkeit eine sterile Flüssigkeit ist, wie zum Beispiel eine wässrige Lösung mit sterilisierenden Substanzen.
Maschine nach Anspruch 1, bei der die genannten Dichtmittel einen Siphon ausbilden.
Maschine nach Anspruch 1, bei der der sterile Bereich (12) durch Einleitung von steriler Luft über Absolutfilter (14) unter Überdruck gegenüber der Aussenumgebung gehalten wird.
Maschine nach Anspruch 1, bei der für jeden Füllstand der Maschine ein Kanal (15) vorgesehen ist, in dem Dichtmittel erforderlich sind.
Maschine nach Anspruch 1, bei der jeder Kanal (15) eine Überlaufvorrichtung (22) aufweist, über die überschüssige Flüssigkeit abgeleitet wird.
Maschine nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung eine Füllstandssonde (19) für jeden Kanal (15) umfasst, welche mit einer zentralen Steuereinheit (18) verbunden ist, die bei Messung eines unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegenden Flüssigkeitsfüllstandes im Kanal die Einleitung weiterer Flüssigkeit in den entsprechenden Kanal einleitet.
Maschine nach Anspruch 1, bei der in Höhe des Eintritts- und/oder Austrittsbereichs der Behälter ein steriles Bett oder eine Behälterfördervorrichtung (7) unterbrochen wird, wodurch diese unter Ausbildung eines Zugangsbereiches (8) zum Eintritts- und/oder Austrittsbereich des drehenden Teils der Maschine in eine Eintritts- und eine Austrittsfördervorrichtung unterteilt wird.
Maschine nach Anspruch 1, bei der der sterile Bereich (12) ein feststehender Teil der Maschine ist, während der nicht sterile Bereich (11) ein drehender Teil der Maschine ist.
Maschine nach Anspruch 8, bei der der Zugangsbereich (8) eine Breite von 0,5 bis 1,5 m aufweist.
Maschine nach Anspruch 1, bei der ein Überlaufrohr (22) eine automatische Überlaufen der Flüssigkeit bei überschreiten eines vorbestimmten Füllstandes ermöglicht.