DE69407955T2

DE69407955T2 - Vorrichtung und verfahren zum dosieren und abfüllen von flüssigkeiten

Info

Publication number: DE69407955T2
Application number: DE69407955T
Authority: DE
Inventors: Ivan Hakansson; Lajos Pethoe
Original assignee: IMIA Dev AB
Current assignee: IMIA Dev AB
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: EP0682639B1; EP0682639A1; ATE162156T1; SE9300436L; DE69407955D1; SE9300436D0; SE500843C2; WO1994018111A1; AU6118494A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Abmessen und Einfüllen flüssiger Produkte in Produktbehälter. Im Spezielleren befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Abmessen und Einfüllen flüssiger pharmazeutischer Produkte unter sterilen Bedingungen, wie z.B. Lösungen und Emulsionen für die parenterale Verabreichung, und hierbei in erster Linie zur intravinösen Verabreichung.
Die Entwicklung von Maschinen zum Füllen intravinöser Injektionslösungen und Infusionslösungen begann in den 50-er Jahren, obwohl Produktionsmaschinen mit geringer Kapazität und einfacher Konstruktion bereits etwas früher in Gebrauch waren. Zum Füllen von Behältern mit intravinösen Lösungen ausgebildete Vorrichtungen mit Kapazitäten von bis zu 4.000 - 5.000 x 100 ml/h und etwa 3.000 x 1.000 ml/h sind derzeit im Handel verfügbar. Solche Vorrichtungen sind normalerweise mit elek tronischen Steuereinheiten ausgestattet.
Die früheren, bekannten Vorrichtungen besitzen häufig eine komplizierte Konstruktion und sind im Betrieb relativ unzuverlässig. Aufgrund der in solchen Vorrichtungen integrierten elektronischen Gerätschaften sind die Vorrichtungen auch extrem empfindlich gegenüber den Belastungen und Spannungen, denen die Vorrichtungen normalerweise ausgesetzt werden. Es liegt in der Art der betroffenen Prozesse, daß eine Produkt behälter-Füllvorrichtung normalerweise in einer sehr feuchten Umgebung arbeitet und unter Verwendung großer Volumina an Wasser und Dampf häufig gereinigt und sterilisiert werden muß. Solche Bedingungen können die Elektronik leicht außer Betrieb setzen und zu Betriebsausfällen führen.
Ein weiteres ernstes Problem, das beim Einfüllen pharmazeutischer Produkte in Flaschen auftritt, besteht hinsichtlich der Tröpfchen, die häufig an den Einfülldüsen verbleiben. Sollte nur ein einziges Tröpfchen auf die Mündungsöffnung der Flasche fallen, besteht das Risiko eines Wachstums von Mikroben in der dünnen Flüssigkeitsschicht, die nach dem Verschliessen der Flasche zwischen dem Verschluß und dem Hals der Flasche vorhanden ist. Es versteht sich, daß eine solche mikrobische Kontamination ernsthafte Folgen haben kann.
Es besteht daher ein Bedarf für eine Flüssigkeitsabmeß- und Einfüllvorrichtung, die eine einfache Konstruktion aufweist, ein Minimum an elektronischen Gerätschaften verwendet, eine Handhabung des flüssigen Produkts unter sterilen Bedingungen ermöglicht und sicherstellt, daß keine Tröpfchen nach dem Füllen eines Produktbehälters verbleiben. Diese Zielsetzungen sind mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht worden.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Abmessen bzw. Dosieren eines flüssigen Produkts und zum Füllen eines Behälters mit dem flüssigen Produkt unter sterilen Bedingungen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie ein geschlossenes Gehäuse aufweist, in dem wenigstens zwei Flüssigprodukt- Meßgefäße angebracht sind, deren Volumina an das Volumen des in den Behälter zu füllenden Produkts angepaßt sind, wobei die Meßgefäße an ihrer Oberseite offen sind, während das untere Ende der Gefäße in einer Bodenplatte des geschlossenen Gehäuses in abgedichteter Weise angebracht ist und sich durch in der Bodenplatte vorgesehene Passagen mit der Umgebung in Verbindung bringen läßt, und wobei die Unterseite der Bodenplatte in abdichtender Berührung mit der Oberseite einer Basisplatte steht, in der Kanäle für die Zufuhr des flüssigen Produkts zu den Gefäßen und zum Ausgießen oder Entleeren des Produkts aus den Gefäßen in die jeweiligen Produktbehälter angeordnet sind, wobei das geschlossene Gehäuse und seine Bodenplatte um eine Achse drehbar sind, die sich in Relation zu der Bodenplatte und der Basisplatte in vertikaler Richtung erstreckt, wobei die Dichtung zwischen der Unterseite der Bodenplatte und der Oberseite der Basisplatte aufrechterhalten bleibt, so daß die Flüssigprodukt- Zuführkanäle und die Flüssigprodukt-Einfüllkanäle nacheinander mit den Passagen in Verbindung gebracht werden, die in der Bodenplatte vorgesehen sind und die zu den Meßgefäßen führen, so daß flüssiges Produkt zuerst in ein Meßgefäß bis auf ein bestimmtes Volumen eingebracht wird, wonach das Gehäuse und die Bodenplatte um die Achse verdreht werden, um dieses Meßgefäß mit dem Kanal, durch den das flüssige Produkt in den Produktbehälter gefüllt wird, zur selben Zeit in Verbindung zu bringen, zu der ein entleertes Meßgefäß durch die Rotation in eine Position gebracht wird, in der der Behälter mit flüssigem Produkt gefüllt wird.
Die Meßgefäße sind vorzugsweise zylindrisch sowie derart angeordnet, daß ihre Längsachsen in Richtung auf die Drehachse nach innen geneigt sind, und daß die Passagen oder Kanäle in der Bodenplatte an dem tiefsten Teil des Bodens der Meßgefäße austreten. Die Abmessung des flüssigen Produkts erfolgt durch Einleiten des Produkts in den Boden des Meßgefäßes sowie Füllen des Gefäßes, bis das flüssige Produkt über den oberen Rand des Gefäßes fließt.
Ferner erfolgt das Füllen der Produktbehälter mit dem flüssigen Produkt durch Erzeugung eines Überdrucks im Inneren des geschlossenen Gehäuses mit Hilfe eines Inertgases. Der Gasdruck drückt dann das Produkt durch den Austritts- oder Ausgießkanal, und das Gas bläst das letzte verbliebene flüssige Produkt durch den Auslaßkanal hinaus, wenn das Meßgefäß leer ist. Dies verhindert in wirksamer Weise die Bildung von Tröpfchen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Abmessen eines flüssigen Produkts und zum Füllen eines Produktbehälters mit dem Produkt unter sterilen Bedingungen, wobei das Produkt in wenigstens ein Meß gefäß, das ein bestimmtes Volumen aufweist und an seinem oberen Ende offen ist, durch einen im Boden des Gefäßes angeordneten Zufuhrkanal eingebracht wird und das Meßgefäß damit gefüllt wird, bis das flüssige Produkt über den Rand des Gefäßes fließt, wonach das auf diese Weise gefüllte Meßgefäß mit einem Auslaß- oder Abgabekanal in Verbindung gebracht wird, durch den das flüssige Produkt in den Produktbehälter gegossen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens zwei Meßgefäße in einem geschlossenen Behältnis angeordnet werden, das eine Bodenplatte aufweist, in dem die Meßgefäße in abgedichteter Weise angebracht werden, wobei die Meßgefäße vermittels von Kanälen, die in dem Boden der Gefäße vorgesehen sind, sowie durch die Bodenplatte jeweils mit einem Produkt-Zufuhrkanal und einem Produkt-Einfüllkanal in Verbindung gebracht werden, und daß die Unterseite der Bodenplatte in abdichtendem Gleitkontakt mit der Oberseite einer Basisplatte steht, die einen oder mehrere Produkt-Zufuhrkanäle und Produkt-Auslaßkanäle aufweist, wobei ein Meßgefäß mit flüssigem Produkt gefüllt wird, indem der in der Bodenplatte angebrachte Kanal mit einem Produkt-Zufuhrkanal in der Basisplatte in Verbindung gebracht wird, bis flüssiges Produkt über den Rand des Meßgefäßes fließt, wonach die Bodenplatte und das geschlossene Gehäuse um eine vertikale Achse verdreht werden, um dadurch den Bodenkanal des vollen Meßgefäßes mit dem Auslaßkanal in der Basisplatte in Verbindung zu bringen, um dadurch das flüssige Produkt aus dem Meßgefäß zu entleeren, während gleichzeitig das andere Meßgefäß mit einem Flüssigprodukt-Zufuhrkanal in Verbindung gebracht ist.
In dem geschlossenen Gehäuse wird mit Hilfe eines Inertgases ein Überdruck aufrechterhalten, um dadurch das flüssige Produkt beim Entleeren eines Meßgefäßes aus dem Auslaßkanal zu drücken und anschließend Produktreste durch den Auslaßkanal auszublasen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben, wobei Fig. 1 eine Schnittansicht gesehen von einer Seite einer erfindungsgemäßen Vorrichtung her darstellt und Fig. 2 die Vorrichtung von oben her zeigt, wobei die Abdeckung des geschlossenen Gehäuses entfernt ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, beinhaltet die Vorrichtung ein geschlossenes Gehäuse, das ein Basisteil 1 und ein Oberteil 2 aufweist, die mittels einer Flanschverbindung 3 zusammengehalten sind. Dies ermöglicht ein Entfernen des oberen Gehäuseteils 1, um dadurch Zugang zu dem Gehäuseinneren zu schaffen.
Das Basisteil 1 ist in gasdichter Weise mit einer Bodenplatte 4 verbunden, die Aussparungen oder Hohlräume 5 und 6 aufweist, die in der Oberseite derselben vorgesehen sind. In den Aussparungen sind Zylinder 7 und 8 in abgedichteter Weise angebracht, die zusammen mit den Böden 9 und 10 der jeweiligen Aussparungen 5 und 6 Meßgefäße 11 und 12 bilden. Die Zylinder 7 und 8 weisen bestimmte Abmessungen auf, um dadurch Meßgefäße mit spezifischen Volumina zu bilden. Wie durch die gestrichelte Linie 13 dargestellt ist, können auch Zylinder mit anderen spezifischen Abmessungen in den Aussparungen 5 und 6 angebracht werden, um dadurch Meßgefäße mit anderen spezifischen Volumina zu schaffen.
Die Meßgefäße 11 und 12 sind derart angebracht, daß ihre jeweiligen Längsachsen in Richtung auf die vertikale Achse der Bodenplatte 4 nach innen geneigt sind, und die Böden 9 und 10 der jeweiligen Aussparungen 5 und 6 sind in entsprechender Weise zu der horizontalen Ebene geneigt. An den untersten Teilen der Aussparungsböden, wobei dieser unterste Teil am nähesten bei der Mitte der Bodenplatte 4 liegt, befinden sich Durchgangspassagen 14 und 15, die eine Verbindung zwischen dem Inneren der Meßgefäße 11 und 12 und der Unterseite 16 der Bodenplatte 4 herstellen.
Die Unterseite 16 der Bodenpiatte 4 liegt auf der Oberseite 17 einer Basisplatte 18 auf und ist um eine vertikale Achse 19 drehbar, während sie auf der oberen Oberfläche der Basispiatte eine Gleitbewegung ausführt. Das obere Ende 20 der Achse 19 ist mit der Bodenplatte 4 fest verbunden, während die Achse 19 zur Ausführung einer freien Rotationsbewegung in einer zentralen Öffnung 21 in der Basisplatte 18 in der Lage ist. Die Unterseite 16 der Bodenpiatte 4 und die Oberseite 17 der Basisplatte 18 schaffen sowohl im stationären Zustand als auch im Rotation befindlichen Zustand eine gegenseitige Abdichtung, und die beiden Oberflächen sind vorzugsweise mit einem Keramikmaterial oder einem Sinterhartmetall beschichtet, um eine gute Dichtung zu schaffen und wenig Reibung zu erzeugen, während das Ausmaß, in dem Partikel von den miteinander in Berührung befindlichen Oberflächen losgerissen werden, auf ein Minimum reduziert ist.
In der Basisplatte sind ein Flüssigprodukt-Zuführkanal 22, durch den hindurch flüssiges Produkt in die Meßgefäße 11 und 12 eingeleitet wird, sowie ein Flüssigprodukt-Abgabe- oder Auslaßkanal 23 vorgesehen, durch den hindurch das flüssige Produkt aus den Meßgefäßen entleert wird. Die beiden Kanäle münden an Stellen in die Basisplatte 18 ein, die mit den Öffnungen der Durchführungen 14 und 15 übereinstimmen, die sich durch die Bodenplatte 4 hindurch zu den jeweiligen Meßgefäßen 11 und 12 erstrecken. In Abhängigkeit von der Position der Bodenplatte 4 in Relation zu der Basisplatte 18 kann somit jedes der Meßgefäße 11 und 12 in Flüssigkeitsförderverbindung mit dem Zuführkanal 22 oder dem Auslaß oder Abgabekanal 23 gebracht werden. Die Dichtungsverbindung zwischen der Unterseite 16 der Bodenplatte 4 und der Oberseite 17 der Basisplatte 18 verhindert eine Leckage von Flüssigkeit an den Flüssigkeitsverbindungen zwischen den Durchführungen 14 und 15 und den jeweiligen Kanälen 22 und 23.
Der Zuführkanal 22 ist mit einem Kanal verbunden, der sich von einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) wegerstreckt, in dem ein Vorrat von flüssigem Produkt vorhanden ist, mit dem die Produktbehälter gefüllt werden sollen, und der Auslaßkanal 23 ist mit einer Fülldüse 24 verbunden, die zur Verbindung mit einem Produktbehälter, wie z.B. einer Flasche oder einer Kunststoff-Flachmaterialverpackung, dient.
In der Basisplatte 18 ist ein ringförmiger Kanal 25 vorgesehen, der mit dem Inneren des geschlossenen Gehäuses durch Öffnungen 26 (siehe Fig. 2) kommuniziert, die in der Bodenplatte 4 vorgesehen sind. Überschüssiges Flüssigprodukt, das über die Ränder der Meßgefäße überfließt, wird durch die Öffnungen 26 und den Kanal 25 gesammelt und durch einen Kanal (nicht gezeigt) zu dem Flüssigprodukt-Vorratsbehälter zurückgeführt.
Schließlich beinhaltet die Basisplatte 18 ebenfalls zwei ringförmige Gaskanäle 27 und 28, die konzentrisch mit der Drehachse 19 der Bodenplatte 4 und des geschlossenen Gehäuses 1, 2, 3 sind. Der innere Gaskanal 27 befindet sich radial innerhalb von allen Verbindungskanälen und anderen Passagen, die in der Bodenplatte 4 und der Basisplatte 18 vorhanden sind, während der äußere Gaskanal 28 radial außerhalb von den übrigen Verbindungskanälen und Passagen in der Bodenplatte 4 und der Basisplatte 18 angeordnet ist.
Ein Inertgas wird unter einen Überdruck durch nicht gezeigte Zuführkanäle in die beiden Gaskanäle 27 und 28 eingeleitet.
Der durch das Gas in den Gaskanälen 27 und 28 ausgeübte Druck schließt jegliche Flüssigkeit ein, die möglicherweise durch den Raum zwischen der Bodenplatte 4 und der Basisplatte 18 in einen Bereich zwischen den beiden Gaskanälen ausgetreten ist, und er verhindert ein Entweichen dieser Flüssigkeit in dem Bereich in der Nähe der Drehachse 19 oder an dem Außenrand der Bodenplatte 4. Dadurch ist eine wesentliche Sicherheitsmaßnahme gegen mikrobische Kontamination geschaffen.
Das Innere des geschlossenen Gehäuses 1, 2 kann unter Überdruck gesetzt werden, indem ein Inertgas durch ein Gaszuführrohr 29 eingeleitet wird. Es ist dieser Gasdruck, der ein Ausspülen von flüssigem Produkt aus dem Meßgefäß 12 durch den Auslaßkanal 23 sowie ein Ausblasen von Produktresten durch die Auslaßdüse 24 bewirkt.
Wie durch den Pfeil dargestellt ist, läßt sich die Drehachse 19 nach oben bewegen, und zusammen damit ist eine Bewegung der Bodenplatte 4 und des geschlossenen Gehäuses 1, 2, 3 nach oben über eine kurze Distanz ermöglicht. Dies führt zur Bildung eines Spalts von etwa 3 bis 5 mm zwischen der Unterseite 16 der Bodenplatte 4 und der Oberseite 17 der Basisplatte 18, so daß ein Raum gebildet wird. Dieser Raum wird gegenüber der Umgebung mittels eines Dichtrings 31 dichtgehalten, der in eine ringförmige Nut 30 eingepaßt ist, die an der Drehachse 19 vorgesehen ist, sowie ferner mittels eines Dichtrings 33, der in eine Umfangsnut 32 eingepaßt ist, die an dem vertikalen Rand der Bodenplatte 4 vorgesehen ist. Bei Bewegung der Drehachse 19 und der Bodenplatte 4 nach oben wird der Dichtring 31 in der Nut 30 gegen eine Schulter 34 in einer Umfangsnut 35 in der zentralen Öffnung 21 der Basisplatte 18 gedrückt. Gleichzeitig wird der Dichtring 33 in der Umfangsnut 32 in den vertikalen Rand der Bodenplatte 4 gegen eine Schulter 36 an der Innenseite eines vertikalen Flansches 37 gedrückt, der an dem Umfang der Basisplatte 18 außerhalb von dem Umfang der Bodenplatte 4 vorgesehen ist. Dadurch ist sichergestellt, daß der vorstehend genannte Raum gegenüber der Umgebung vollständig abgedichtet ist und nicht durch Mikroben verunreinigt werden kann. Danach können Waschlösung, Wasser und Dampf in den Raum eingeleitet werden, um die Vorrichtung in der erwünschten Weise zu reinigen und zu sterilisieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben her, wobei das Oberteil 2 des geschlossenen Gehäuses entfernt ist.
Die dargestellte Vorrichtung beinhaltet sechs Meßgefäße, die mit 11, 11', 11' bzw. 12, 12', 12" bezeichnet sind. Es versteht sich, daß die Anzahl der Meßgefäße variieren kann, wobei jedoch die Anzahl der Gefäße eine gerade Anzahl sein wird, so daß einer oder mehrere Gefäße zur selben Zeit gefüllt werden können, zu der eine entsprechende Anzahl von Gefäßen entleert wird. Die Anzahl der vorgesehenen Meßgefäße ist natürlich auch von der Größe der verwendeten Gefäße abhängig, und wenn die Gefäße eine sehr große Volumenkapazität aufweisen, brauchen nur zwei Gefäße verwendet zu werden, z.B. die dargestellten Gefäße 11 und 12, während die Einlässe und Auslässe für die übrigen Gefäße verschlossen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt somit ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Volumina des in die Produktbehälter dosierten flüssigen Produkts, und in der Praxis ist es möglich, Mengen von ca. 1 ml bis 1.000 ml und mehr abzugeben.
Die Offnungen oder Durchführungen, durch die flüssiges Produkt in die jeweiligen Meßgefäße eingeleitet sowie aus diesen ausgeleitet wird, sind in der Bodenplatte und der Basisplatte derart angeordnet, daß jedes Paar einander zugeordneter Gefäße Öffnungen aufweist, die in einer speziellen Distanz von der Mitte der Bodenplatte 4 angeordnet sind, wobei diese Distanz von entsprechenden Distanzen anderer Paare einander gegenseitig zugeordneter Gefäße verschieden ist. Dadurch ist sichergestellt, daß die Öffnungen eines bestimmten Paares von Meßgefäßen bei der Rotation der Bodenplatte auf der Basisplatte nicht mit Öffnungen verbunden werden können, die zu einem anderen Paar von Meßgefäßen gehören. Die Mittenbeabstandungen der Meßgefäße 11 und 12 sind somit miteinander identisch, wobei dies wiederum für die Mittenbeabstandungen der Gefäße 11' und 12' sowie die Mittenbeabstandungen der Gefäße 11" und 12" gilt, obwohl diese Distanzen zwischen jedem einzelnen Paar von Gefäßen verschieden sind, und zwar in dem dargestellten Fall 11, 12 < 11', 12' < 11", 12". (Die Bezugszeichen 11, 12 sowie die diesen entsprechenden Bezugszeichen beziehen sich dabei auf die Mittenbeabstandungen der jeweiligen Paare von Meßgefäßen).
Die Vorrichtung beinhaltet ferner Einrichtungen zum Drehen der Bodenplatte 4 und des geschlossenen Gehäuses 1, 2, 3 auf der Basisplatte 18. Diese Einrichtungen können z.B. einen Antriebsmotor beinhalten, der die Drehachse 19 über irgendeine geeignete Transmissionseinrichtung antreibt oder der einen Zahnring (nicht gezeigt) antreibt, der am Umfang der Bodenplatte 4 angebracht ist. Die Konstruktion solcher Antriebseinrichtungen ist für den Fachmann erkennbar und wird somit nicht ausführlich dargestellt.
Es ist zwar nicht gezeigt, jedoch beinhaltet die Vorrichtung ferner einen Sensor, der im Inneren des geschlossenen Gehäuses angebracht ist und mit einem Hauptprogrammechanismus (nicht gezeigt) zum Manövrieren der Vorrichtung verbunden ist. Der Sensor erzeugt ein Signal, wenn das Meßgefäß 11 voll ist und flüssiges Produkt über den Rand des Gefäßes überzuströmen beginnt, wobei dieses Signal von dem Programmechanismus empfangen wird, der dann geeignete Steuerimpulse zum Unterbrechen der Zufuhr von flüssigem Produkt, zum Verdrehen der Bodenplatte und des geschlossenen Gehäuses auf der Basisplatte sowie zum Entleeren des flüssigen Produkts aus dem Meßgefäß 12 in einen Produktbehälter erzeugt. Dieser Programmechanismus ist vorzugsweise in einem Abstand von der eigentlichen Vorrichtung angeordnet, so daß er durch die strapaziöse Umgebung in und um den Mechanismus herum nicht so leicht beeinflußt wird. Die Konstruktion eines solchen Programmechanismus ist für den einschlägigen Fachmann in einfacher Weise erkennbar.
Das Verfahren, durch das flüssige Produkt bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dosiert und abgegeben wird, ist folgendermaßen:
Das flüssige Produkt wird von einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) durch den Zuführkanal 22 und die Passage 15 den jeweiligen Meßgefäßen 11, 11' und 11" zugeführt, bis die Gefäße voll sind. Der Zuführkanal 22 zweigt zweckdienlicherweise von einem gemeinsamen Kanal, der mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, zu jedem der Meßgefäße ab, obwohl es auch vorstellbar ist, separate Zuführkanäle für jedes der Meßgefäße vorzusehen. Das flüssige Produkt kann den Meßgefäßen entweder mit Hilfe einer Pumpe oder mit Hilfe von Gasdruck zugeführt werden.
Wenn die Meßgefäße 11, 11' und 11" jeweils voll sind, fließt das überschüssige flüssige Produkt über die Ränder der jeweiligen Gefäße an deren offenen oberen Enden über. Da die Meßgefäße in Richtung auf die Drehachse 19 der Bodenplatte nach innen geneigt sind, fließt das Produkt zuerst über den Gefäßrand an demjenigen Teil des Rands über, der sich am nähesten bei der Achse befindet. Der auf diese Weise gegenüber Meßgefäßen, die sich vertikal erstrecken, geschaffene Vorteil besteht darin, daß sich kein erhöhter Flüssigkeitsmeniskus bilden kann und somit die Genauigkeit beeinträchtigen kann, mit der die Dosierung des flüssigen Produkts erfolgt. Beim Dimensionieren der Meßgefäße zum Dosieren eines speziellen Flüssigkeitsvolumens ist es selbstverständlich notwendig, die geneigte Position der Gefäße sowie auch das durch die Bodenpassagen 14 und 15 gebildete Volumen zu berück sichtigen.
Ein Sensor (nicht gezeigt) stellt fest, wenn Flüssigkeit über den Rand der jeweiligen Gefäße 11, 11' und 11" überströmt, und er sendet ein Signal zu einem Programmechanismus (nicht gezeigt). Der Programmechanismus liefert dann Steuersignale, die die Zufuhr von flüssigem Produkt durch den Zuführkanal 22 unterbrechen und eine Rotation der Bodenplatte 4 und des geschlossenen Gehäuses 1, 2, 3 über einen Winkel von 180º um die Drehachse 19 auslösen und ferner die Einleitung eines Inertgases durch das Gaszuführrohr 29 auslösen, um dadurch einen Überdruck in dem Gehäuse aufrechtzuerhalten. Es ist nicht absolut notwendig, eine separate Verschlußvorrichtung zum Unterbrechen der Zufuhr von flüssigem Produkt von dem Vorratsbehälter vorzusehen, da die Flüssigkeitsströmung automatisch unterbrochen wird, wenn die Bodenplatte 4 relativ zu der Basisplatte 18 verdreht wird, und zwar auf Grund einer Unterbrechung der Flüssigkeitsverbindungen zwischen den Zuführkanälen 22 und den Passagen 15.
Die überströmende Flüssigkeit wird durch die Öffnungen 26 und die ringförmige Passage 25 zu dem Vorratsbehälter zurückgeführt. Die obere Oberfläche der Bodenplatte 4 ist in Richtung auf die Öffnungen 26 nach unten geneigt, um die Rückführung dieser überschüssigen Flüssigkeit zu erleichtern. Die Flüssigkeit kann unter dem Einfluß des in dem geschlossenen Gehäuse vorherrschenden Überdrucks zu dem Vorratsbehälter zurückgeführt werden, oder sie kann zu dem Vorratsbehälter zurückgepumpt werden.
Die Verbindung zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung ist bei der Rotation der Bodenplatte 4 in Relation zu der Basisplatte 18 vollständig geschlossen, mit Ausnahme des Inertgases, das durch das Gaszufuhrrohr 29 zugeführt wird, um einen Überdruckzustand in dem Gehäuse aufrechtzuerhalten. Da sich die Auslaß- und Einlaßkanäle am Boden jedes einander zugeordneten Paares von Gefäßen in einer speziellen Distanz von dem Rotationszentrum befinden und da sich diese Distanz von entsprechenden Distanzen jedes anderen Paares von Gefäßen unterscheidet sowie aufgrund der Tatsache, daß die Öffnungen der Zuführund Abgabekanäle in der Basisplatte 18 in entsprechender Weise positioniert sind, besteht keine Gefahr, daß bei der Rotationsbewegung eines Meßgef äßes ein Meßgefäß mit dem falschen Einlaß- oder Auslaßkanal in Flüssigkeitskontakt kommt.
Anschließend an die Rotation der Bodenplatte 4 um 1800 in Relation zu der Basisplatte 18 befinden sich die Meßgefäße 11, 11' und 11" in den in der Zeichnung für die Meßgefäße 12, 12' und 12" dargestellten Positionen. Die Meßgefäße befinden sich nun durch die Boden passagen 14 in Flüssigkeitskontakt mit den Auslaßkanälen 23, so daß flüssiges Produkt in die jeweiligen Produktbehälter gefüllt wird.
Als Ergebnis des im Inneren des geschlossenen Gehäuses vorherrschenden Überdrucks wird das flüssige Produkt aus den jeweiligen Meßgefäßen 12, 12' und 12" durch die jeweiligen Auslaßkanäle 23 und Abgabedüsen 24 ausgetrieben und in die Produktbehälter eingebracht, wobei es sich z.B. um Flaschen oder Kunststoff- Flachmaterialverpackungen handelt. Da die Ausläße aus den geneigt angeordneten Meßgefäßen an den tiefsten Punkten der Gefäße angeordnet sind, bleibt in diesen keine Flüssigkeit zurück. Dies ist somit ein weiterer Vorteil, der sich durch die Neigung der Meßgefäße ergibt.
Wenn die gesamte Flüssigkeit in den Meßgefäßen durch die Auslaßkanäle 23 und die Abgabedüsen 24 ausgetragen worden ist, bläst der in dem Gehäuse verbliebene Gasdruck die letzten Flüssigkeitsreste durch die Einfülldüsen 24 aus. Dieses Sauberblasen oder Spülen der Abgabedüsen verhindert jegliches anschließende Tropfen von flüssigem Produkt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren schaffen somit einen sehr wesentlichen Vorteil, da sie das Risiko einer mikroben Verunreinigung stark reduzieren.
Bei der Rotation der Bodenplatte 4 um 180º auf der Basisplatte werden diejenigen Meßgefäße, die in einem vorausgehenden Schritt entleert wurden, nun gleichzeitig in Flüssigkeitskommunikation mit dem Zuführkanal 22 gebracht. Diese Meßgefäße werden dann zur selben Zeit mit flüssigem Produkt gefüllt, zu der die entsprechenden Gefäße jedes Paares von Gefäßen entleert werden, um die Produktbehälter zu füllen. Die Bodenplatte und das geschlossene Gehäuse werden dann in der vorstehend beschriebenen Weise um weitere 180º verdreht, wonach der Gefäßbefüllungs- und Entleerungsvorgang solange wiederholt wird, wie dies erwünscht ist.
Das tatsächliche Einfüllen des flüssigen Produkts in die Produktbehälter kann in einer dem Fachmann bekannnten Weise sowie mit Hilfe geeigneter bekannter Vorrichtungen erfolgen. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die Sterilität auch während des eigentlichen Behälterbefüllungsvorgangs aufrechterhalten werden kann, wobei die Verfahrensweise und die Vorrichtung oder Einrichtungen auf der Basis dieses essentiellen Erfordernisses ausgewählt werden.
Mit Hilfe eines Inertgases wird in den Gaskanälen 27 und 28 während des gesamten Befüllungs- und Entleerungsablaufs ein Druck aufrechterhalten, der höher ist als der im Inneren des geschlossenen Gehäuses 1, 2, 3 vorherrschende Überdruck. Dadurch ist sichergestellt, daß Flüssigkeit, die zwischen die untere Oberfläche 16 der Bodenplatte 4 und die obere Oberfläche 17 der Basisplatte 18 dringen kann, nicht nach außerhalb des Bereichs hindurchdringen kann, der durch die beiden Gaskanäle 27 und 28 abgegrenzt ist. Dies ist von wesentlicher Bedeutung zur Verhinderung einer Kontamination des flüssigen Produkts.
Wenn die Vorrichtung gereinigt und/oder sterilisiert werden soll, wird die Drehachse 19 über eine kurze Distanz nach oben bewegt, um dadurch einen Spalt von 3 - 5 mm zwischen der Bodenplatte 4 und der Basisplatte 18 zu bilden. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei derartiger Bewegung der Drehachse 19 eine Dichtung zwischen der Achse und der Basisplatte aufgrund der Nut 31, des Dichtrings 41 und der Schulter 34 in der Nut 35 gebildet, und zwischen der Basisplatte 18 und der Bodenplatte 4 wird eine Dichtung aufgrund der Nut 32, des Dichtrings 33 und der Schulter 36 an der Innenseite des vertikalen Flansches 37 gebildet. Als Ergebnis dieser Anordnung wird somit zwischen der Bodenplatte 4 und der Basisplatte 18 ein Raum geschaffen, der gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, wodurch eine Kontamination von außen her verhindert wird.
Die gesamte Zufuhr von Flüssigkeit und Gas wird gestoppt, und die gesamte Flüssigkeit wird aus den Meßgefäßen und dem geschlossenen Gehäuse entfernt, bevor die Drehachse 19 nach oben bewegt wird und der vorstehend genannte Raum zwischen der Bodenplatte 4 und der Basisplatte 18 gebildet wird. Waschlösung, Spülwasser und/oder unter hohem Druck stehender Dampf werden nun in Abhängigkeit von den Erfordernissen durch den Produktzuführkanal 22 zugeführt, während gleichzeitig der Auslaßkanal 23 mit einem Abflußrohr verbunden ist.
Nach der Reinigung und Sterilisierung der Vorrichtung wird die Drehachse 19 in ihre normale Position zurückgeführt, und ein steriles Inertgas unter geringfügigem Überdruck wird mit der Absicht der Kühlung der Vorrichtung zweckmäßigerweise in die Vorrichtung eingeblasen, bis der nächste Flüssigkeitsdosier- und Behälterbefüllungsvorgang gestartet wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Vorrichtung steril und vollständig geschlossen sowie frei von Kontamination gehalten bleibt.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise aus Material hergestellt, das sich für die sterile Handhabung von Flüssigkeiten als geeignet erwiesen hat. Solches Material soll sich einfach reinigen und sterilisieren lassen und darf keine rauhen Oberflächen aufweisen, auf denen sich Mikroorganismen ansiedeln können und ferner soll es auch die erforderliche mechanische Festigkeit und Wärmefestigkeit zum Standhalten der verwendeten Arbeitstemperaturen und Überdrücke aufweisen. Solche Materialien sind dem Fachmann allgemein bekannt, und rostfreier Stahl, Glas und bestimmte Kunststoffmaterialien haben sich in dieser Hinsicht als geeignet erwiesen. Die Materialauswahl für jede einzelne Komponente liegt im Ermessen des Fachmanns.
Bei dem verwendeten Inertgas kann es sich um jedes beliebige Gas handeln, das normalerweise in Verbindung mit der sterilen Abgabe von Flüssigkeiten verwendet wird. Beispiele für solche Gase sind Stickstoffgas und Argon und möglicherweise auch Kohlendioxid.
Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß die bestmögliche Anlage zwischen der unteren Oberfläche 16 der Bodenplatte 4 und der oberen Oberfläche 17 der Basisplatte 18 erzielt wird, um dadurch eine wirklich dichte Anlage zu erreichen und gleichzeitig so wenig wie möglich Reibung zwischen den beiden Platten während ihrer Rotation zu erzeugen. Wie zu erkennen ist, ist es von Bedeutung, daß die beiden aneinander anliegenden Oberflächen auf die bestmögliche Flachheit zerspanend oder nicht-zerspanend hergestellt werden. Es hat sich auch als geeignet erwiesen, eine der Oberflächen, und vorzugsweise beide derselben, mit einem keramischen Material oder mit einem Hartmetall, wie einem Sinterhartmetall, z.B. gesinterten Wolframkarbid oder Nickelkarbid zu beschichten, das dann auf eine hohe Oberflächenglattheit und Ebenheit bearbeitet wird. Auf diese Weise wird eine hochwirksame Dichtung zwischen den beiden Oberflächen geschaffen, während gleichzeitig wenig Reibung erzeugt wird. Auf diese Weise behandelte Oberflächen führen ferner zu einem Minimum sich von den genannten Flächen ablösender Partikel.
Die Aussparungen 5 und 6 in der Bodenplatte 4 können ebenfalls zweckdienlicherweise mit einem Keramikmaterial oder einem hartmetallischen Element beschichtet werden, um dadurch eine gute Dichtungswirkung mit den die Meßgefäße 11 und 12 bildenden Zylindern 7 und 8 zu schaffen.
Die mechanische Konstruktion der Vorrichtung stellt im übrigen keine Schwierigkeiten für den einschlägigen Fachmann dar. Die Vorrichtungskomponenten, wie z.B. Ventile, Pumpen, Leitungen, Meßinstrumente, Sensoren und dergleichen Komponenten, können in einfacher Weise unter herkömmlichen Standardkomponenten ausgewählt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren schaffen eine Anzahl wichtiger Vorteile. Zum Beispiel wird ein Minimum elektronischer Vorrichtungen verwendet, und die empfindlichen elektronischen Komponenten in dem Programmechanismus können in einer Distanz von der eigentlichen Dosier- und Abgabevorrichtung angeordnet werden, so daß sie durch die die Vorrichtung umgebenden Bedingungen nicht beeinflußt werden. Ferner läßt sich das flüssige Produkt in steriler Weise von dem Vorratsbehälter bis zu der Abgabe- oder Einfülldüse handhaben, und es wird eine effektive Sicherheit gegen Verunreinigung durch Mikroben erzielt. Ferner sind die wesentlichen Räume in der Vorrichtung selbst beim Reinigen und Sterilisieren der Vorrichtung von der Umgebung getrennt gehalten. Da das flüssige Produkt mit Hilfe eines Inertgases aus der Abgabeoder Einfülldüse hinausgedrückt wird und da dieses Gas auch zum Reinigen der Abgabedüse von den letzten Resten der Flüssigkeit verwendet wird, wird ein hohes Sicherheitsniveau gegenüber einem Nachtropfen des flüssigen Produkts und somit einer anschließenden Verunreinigung erzielt. Die Vorrichtung läßt sich auch in einfacher Weise an unterschiedliche Produktvolumina anpassen, die in die Produktbehälter gefüllt werden sollen. In dieser Hinsicht ist es lediglich notwendig, die vorhandenen Meßgefäße auszutauschen, ohne daß normalerweise irgendwelche weiteren Modifikationen erforderlich wären.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung sind vorstehend unter Bezugnahme auf die Bgleitzeichnungen beschrieben worden, jedoch versteht es sich, daß die dargestellte, exemplarische Ausführungsform lediglich ein Beispiel darstellt und daß Modifikationen und Variationen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche möglich sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Abmessen eines flüssigen Produkts und zum anschließenden Einfüllen des Produkts in Produktbehälter unter sterilen Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein geschlossenes Gehäuse aufweist, in dem wenigstens zwei im wesentlichen zylindrische Meßgefäße angebracht sind, deren jeweilige Volumina an das Volumen des in den Behälter einzufüllenden Produkts angepaßt sind, wobei die Meßgefäße an ihrer Oberseite offen sind, während das untere Ende der Gefäße in einer Bodenplatte des geschlossenen Gehäuses in abgedichteter Weise angebracht ist und sich durch in der Bodenplatte vorgesehene Passagen mit der Umgebung in Verbindung bringen läßt, und wobei die Unterseite der Bodenplatte in abdichtender Berührung mit der Oberseite einer Basisplatte steht, in der Kanäle für die Zufuhr des flüssigen Produkts und zum Einfüllen des Produkts in den Produktbehälter angeordnet sind, wobei das geschlossene Gehäuse und seine Bodenplatte um eine Achse drehbar sind, die sich in Relation zu der Bodenplatte und der Basisplatte in vertikaler Richtung erstreckt, wobei die Dichtung zwischen der Unterseite der Bodenplatte und der Oberseite der Basisplatte aufrechterhalten bleibt, so daß die Flüssigprodukt- Zuführkanäle und die Flüssigprodukt-Einfüllkanäle nacheinander mit jeweiligen Passagen in Verbindung gebracht werden, die in der Bodenplatte vorgesehen sind und zu den Meßgefäßen führen, so daß flüssiges Produkt zuerst in ein Meßgefäß bis zu einem bestimmten Volumen eingebracht wird, wonach das Gehäuse und die Bodenplatte um die Achse verdreht werden, um dieses Meßgefäß mit dem Kanal, durch den das flüssige Produkt in den Produktbehälter gefüllt wird, zur selben Zeit in Verbindung zu bringen, zu der ein entleertes Meßgefäß durch die Rotation in eine Position gebracht wird, in der das Gefäß mit flüssigem Produkt gefüllt wird, daß die Meßgefäße derart angeordnet sind, daß ihre Längsachsen in Richtung auf die Drehachse nach innen geneigt sind, daß die Passagen in der Bodenplatte sich an dem tiefsten Teil des Bodens der Meßgefäße nach außen öffnen, und daß die Abmessung des flüssigen Produkts durch Einbringen des flüssigen Produkts durch den Boden der jeweiligen Meßgefäße erfolgt, bis die jeweiligen Gefäße voll sind und flüssiges Produkt über die Ränder der jeweiligen Gefäße an deren oberen offenen Enden fließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Produkt aus der Vorrichtung entleert wird, indem in dem Inneren des geschlossenen Gehäuses ein Überdruck aufrechterhalten wird, der mit Hilfe eines Inertgases erzeugt wird, so daß der Gasdruck das flüssige Produkt durch den Auslaßkanal drückt sowie die letzten Reste des Produkts durch diesen ausbläst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Meßgefäßen paarweise in dem Gehäuse angebracht ist, daß jedes Paar von Meßgefäßen mit einer Flüssigprodukt-Zuführpassage und einer Auslaßpassage zusammenwirkt, durch die das flüssige Produkt zum Füllen der Produktgefäße geleitet wird, wobei die Öffnungen der jeweiligen Zuführ- und Auslaßpassagen in der Bodenplatte und der Basisplatte, die mit jedem Paar von Meßgefäßen zusammenwirken, in einer bestimmten Distanz von der Drehachse angeordnet sind, und wobei diese Distanz für unterschiedliche Paare von Meßgefäßen verschieden ist, so daß nur diejenigen Zuführ- und Auslaßpassagen, die für ein bestimmtes Paar von Meßgefäßen vorgesehen sind, mit ihren jeweiligen Gefäßen in Verbindung gebracht werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche zwischen der Unterseite der Bodenplatte und der Oberseite der Basisplatte zwei kreisförmige Gaskanäle beinhaltet, die konzentrisch mit der Drehachse sind und denen ein Inertgas unter einem Druck zugeführt wird, der höher ist als der höchste im Inneren des geschlossenen Gehäuses vorhandene Druck, wobei die Vorrichtung einen inneren Gaskanal aufweist, der sich radial innerhalb von allen Öffnungen der Flüssigprodukt - Zuführpas sagen und Auslaßpassagen befindet, sowie weiterhin einen äußeren Gaskanal aufweist, der sich radial außerhalb von allen Zuführ- und Auslaßpassagen befindet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Auslaß für flüssiges Produkt, das über die Meßgefäße fließt, wobei der Auslaß über einen Rücklaufkanal mit einem Flüssigprodukt- Vorratsbehälter verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß eine oder vorzugsweise beide der aufeinander gleitenden Oberflächen zwischen der Bodenplatte und der Basisplatte mit einem Keramikmaterial oder einem Sinterhartmetall beschichtet ist/sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Gehäuse, die Bodenplatte und die Drehachse axial beweglich sind, um einen Raum zwischen der Unterseite der Bodenplatte und der Oberseite der Basisplatte zu bilden.

8. Verfahren zum Abmessen und Einfüllen eines flüssigen Produkts in Produktbehälter unter sterilen Bedingungen, wobei das Produkt in wenigstens ein Meßgefäß, das an seinem oberen Ende offen ist und ein bestimmtes Volumen aufweist, durch einen am Boden des Gefäßes vorgesehenen Zufuhrkanal eingebracht wird, bis das Meßgefäß auf seine Kapazität gefüllt ist und flüssiges Produkt über den Rand des Gefäßes fließt, wonach das auf diese Weise gefüllte Meßgefäß mit einem Auslaßkanal in Verbindung gebracht wird, durch den das flüssige Produkt in einen Produktbehälter gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei im wesentlichen zylindrische Meßgefäße in einem geschlossenen Behälter angeordnet werden, der eine Bodenplatte aufweist, in der die Meßgefäße in abgedichteter Weise angebracht werden, wobei die Meßgefäße vermittels Kanälen, die an dem Boden der jeweiligen Gefäße vorgesehen sind, sowie vermittels der Bodenplatte mit einem Flüssigprodukt-Zufuhrkanal und einem Flüssigprodukt-Auslaß- und Einfüllkanal in Verbindung gebracht werden, daß die untere Oberfläche der Bodenplatte in abdichtendem Gleitkontakt mit der oberen Oberfläche einer Basisplatte steht, die einen oder mehrere Flüssigprodukt-Zuführkanäle sowie eine oder mehrere Flüssigprodukt-Auslaß- und Einfüllkanäle aufweist, so daß ein Meßgefäß mit Flüssigkeit gefüllt wird, indem der Kanal an dem Gefäßboden mit einem Flüssigprodukt-Zufuhrkanal in der Basisplatte in Verbindung gebracht wird, wonach die Bodenplatte und das geschlossene Gehäuse um eine vertikale Achse verdreht werden, um dadurch den am Boden angebrachten Kanal des vollen Meßgefäßes mit dem Auslaßkanal in der Basisplatte in Verbindung zu bringen, um das Produkt in den Produktbehälter zu füllen, während das andere Meßgefäß gleichzeitig mit einem Produkt-Zufuhrkanal in Verbindung gebracht ist, wobei die Meßgefäße derart angeordnet sind, daß ihre Längsachsen nach innen in Richtung auf die vertikale Achse geneigt sind, so daß das Produkt an der Stelle, die sich am nähesten bei der vertikalen Achse befindet, über den oberen Rand der Meßgefäße fließt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überdruck in dem geschlossenen Gehäuse mit Hilfe eines Inertgases aufrechterhalten wird, um dadurch flüssiges Produkt in einem Ausgießvorgang durch den Auslaßkanal zu drücken und danach Reste des flüssigen Produkts durch den Kanal auszublasen.