DE69900390T2

DE69900390T2 - Verfahren und anordnung zur sterilisation von hohlkörpern

Info

Publication number: DE69900390T2
Application number: DE69900390T
Authority: DE
Inventors: Veronique Bernard; Guy Feuilloley
Original assignee: Sidel SA
Current assignee: Sidel SA
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: DE69900390D1; ES2166638T3; EP1056481B1; JP2002502669A; ATE207368T1; FR2774912B1; EP1056481A1; JP3780165B2; FR2774912A1; WO1999040949A1; AU2428499A; US6984360B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sterilisation von Hohlkörpern. Sie betrifft insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, die Sterilisation von Behältern zwischen ihrer Herstellung und ihrem Füllen oder auch die Sterilisation von Vorformlingen oder Rohlingen von Behältern bei der Herstellung von sterilen Behältern. Des weiteren betrifft sie eine Einrichtung und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Unter Sterilisation im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jeder Vorgang zu verstehen, der dahingehend wirkt, Elemente (Mikroben, Reime, Hefen usw.) zu zerstören oder zu vermindern, die bei ihrer Entwicklung den Inhalt des Hohlkörpers für Verwendung oder Konsum, für die bzw. den er bestimmt ist, unbrauchbar machen würden. Das muß somit nicht unbedingt einen "Null"-Grad an Verunreinigung für die eine oder andere Elementart bedeuten, sondern einen akzeptablen Grad im Hinblick auf den Inhalt, seine Verwendung, seine erwünschte Haltbarkeit oder noch andere Parameter. Gemäß dem verbleibenden Verunreinigungsgrad spricht man von reinen oder sterilen Hohlkörpern.
Zum Erhalt von sterilen Hohlkörpern sind zahlreiche Verfahren vorgesehen worden. Aber sie sind aus verschiedenen Gründen nicht zufriedenstellend.
In der Regel besteht das Grundprinzip darin, ein Sterilisationsfluid in den Hohlkörper, oder sogar auf seine Außenseite, wenn nicht nur die Innenseite, sondern auch die Außenseite sterilisiert werden soll, zu injizieren.
Das eingesetzte Fluid und die angewandte Vorgehensweise bestimmen den erreichten Sterilisationsgrad.
Bei bekannten Verfahren wird der Hohlkörper eingetaucht oder mit einer Sterilisationsflüssigkeit gefüllt. Diese Verfahren erfordern einerseits ein Entleeren und dann Trocknen der Hohlkörper; sie führen zu einem starken Fluidverbrauch oder verlangen andererseits noch eine Rückführung von großen Sterilisationsflüssigkeitsvolumen.
Das Entleeren und Trocknen sind schwierige Vorgänge, wenn der Körper vollständig gefüllt war: man muß verhindern, daß diese Vorgänge zu einer erneuten Verunreinigung führen.
Andererseits erfordert die Rückführung der Flüssigkeit, wenn man den Verbrauch verringern möchte, eine komplexe Anlage.
Bei weiteren Verfahren werden Sterilisationsgase eingesetzt. Hierzu sind komplexe und verbrauchende Anlagen erforderlich. So ist zum Beispiel die Herstellung von sterilen Kunststoffbehältern, wie zum Beispiel Flaschen, durch Einblasen von steriler Luft oder Luft mit Sterilisationsmittelzusatz angestrebt worden. Für den Erhalt steriler Luft sind Vorrichtungen erforderlich, die umso schwerer sind, je größer die für das Blasformen erforderlichen Volumen sind. Es sei dabei daran erinnert, daß zur Herstellung der Kunststoffflaschen unter Einsatz des Spritzblasformverfahrens die Blasformdrücke bei ca. 40 bar liegen, was bedeutet, daß zur Herstellung eines Ein-Liter-Behälters 40 Liter Luft verbraucht werden. Des weiteren müssen die Behälter nach dem Blasformen entgast werden. In Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Sterilisationsmittels kann es unmöglich sein, es an die Atmosphäre abzugeben, deshalb besteht auch hier wieder das Erfordernis einer komplexen Rückführungsanlage.
Somit sind Verfahren angestrebt worden, bei denen man ein flüssiges Sterilisationsmittel (wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid, Peressigsäure und dergleichen) atomisiert und es in Form von Tröpfchen auf die zu sterilisierenden Flächen des Verpackungsmaterials aufbringt.
Die bekannten Verfahren dieser Art und entsprechenden Einrichtungen sind bisher insofern nicht geeignet, als sie keine Verteilung des Sterilisationsmittels über die gesamte Innenfläche, auch als Innenwand bezeichnet, des Hohlkörpers gewährleisten, wenn im wesentlichen diese Fläche sterilisiert werden soll; des weiteren sind die bekannten Einrichtungen insofern nicht "universal", als sie keine Behandlung von Hohlkörpern mit voneinander verschiedenen Formen gestatten und außerdem nicht zur Behandlung von jeder Materialart geeignet sind.
Somit gestattet zum Beispiel die in der amerikanischen Patentschrift US-A-4 631 173 beschriebene Einrichtung nicht die Gewährleistung einer homogenen Verteilung des Mittels, da bei ihr eine erwärmte Fläche verwendet wird, gegen die das Sterilisationsmittel heftig geschleudert wird. Bei Berührung dieser Fläche verdampft einerseits das Mittel und wird andererseits zu den zu sterilisierenden Flächen geleitet. Die. erwärmte Fläche muß zur Dispersion des Mittels im Hohlkörper ausgerichtet werden.
Somit muß die Konfiguration und die Ausrichtung der erwärmten Fläche auf das Volumen und die Form des Hohlkörpers abgestimmt werden. Wenn der Hohlkörper zu tief ist, ist es nicht sicher, daß das Sterilisationsmittel zu den davon entfernten Flächen geleitet wird.
Diese Einrichtung ist nicht zur Sterilisation von Flaschen oder Flaschenvorformlingen (oder rohlingen) ausgeführt, denn ihre Öffnung ist nicht groß genug, um das dispergierte Produkt in den Innenraum dieser Art von Hohlkörper zu leiten, aber sie weist eine Heizfläche mit sehr geringen Abmessungen auf, damit sie in die Öffnung des Behälters eingeführt werden kann. In diesem Fall wäse es aber schwierig, das Sterilisationsmittel in eigentlichem Kontakt mit dieser Fläche zu halten. Des weiteren könnte die zur Verdampfung erforderliche Wärmeenergie den Hohlkörper (die Flasche oder den Vorformling) beeinträchtigen, wenn er aus einem wärmeempfindlichen Herstellungsmaterial hergestellt ist.
Die DE-A-43 05 478 beschreibt ein Verfahren zur Sterilisation eines Hohlkörpers, bei dem man ein verdampftes Sterilisationsmittel mit einer im Hohlkörper mündenden Injektionsvorrichtung einspritzt. Das in der deutschen Patentanmeldung DE-A-43 05 478 beschriebene Verfahren gestattet keine Gewährleistung einer homogenen Verteilung des Sterilisationsmittels und ist nicht für jede Art von Herstellungsmaterial des Hohlkörpers geeignet.
Es gestattet keine Gewährleistung einer homogenen Verteilung des Sterilisationsmittels, denn letzteres wird durch eine gegenüber dem Hohlkörperboden mündende Düse eingespritzt. Beim Einführen des Mittels in die Düse wird es mit Wasserdampf vermischt, damit es theoretisch in der Dampfphase in den Hohlkörper eintritt. Wenn sich das Rohr jedoch abkühlt, kondensiert das Wasserdampf/Sterilisationsmittelgemisch und anstelle einer Dampfwolke fallen dann Tropfen auf den Boden des Körpers. Deshalb besteht die Gefahr eines Ansammelns von Tropfen auf dem Boden und kein Aufsteigen des Mittels an den Wänden.
Zur Verringerung des Risikos einer Ansammlung und/oder Vermeidung einer Kondensation des Mittels am, Boden des Behälters ist eine Erwärmung der Hohlkörper vorgesehen, wodurch eine erneute Aktivierung der Verdampfung des Mittels gestattet wird.
Dadurch wird trotzdem nicht gewährleistet, daß sich das verdampfte Mittel über alle Wände des Hohlkörpers verteilt.
Des weiteren kann dieses Erwärmungsverfahren nicht bei bestimmten Materialarten, insbesondere wärmeempfindlichen Materialien (Kunststoffen) oder Isolierstoffen, eingesetzt werden, denn ein Hohlkörper aus wärmeempfindlichem Material wird durch das Verfahren leicht beeinträchtigt (Gefahr einer Verformung insbesondere durch Zusammenziehen des Materials); ein Isolierstoff verlängert beträchtlich die Behandlungsdauer, weil die Wärmezuführung zur Erwärmung des Hohlkörpers von außen erfolgt; äußerstenfalls macht er den Einsatz des Verfahrens unmöglich, da der zur Erwärmung erforderliche Zeitaufwand groß ist.
Des weiteren erfordert dieses Verfahren eine bedeutende Änderung der Anlage (Änderung des Heizraumes) bei Änderung der Formen oder Abmessungen des zu sterilisierenden Hohlkörpers.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß ein Mangel an Sterilisationsmittel oder sein Fehlen bei Versagen eines Steuersystems nicht erfaßt wird, da das Mittel normalerweise mit Wasserdampf vermischt ist. Wird Wasserdampf alleine injiziert, läßt sich das Fehlen von Sterilisationsmittel von einem außenstehenden Beobachter nicht leicht entdecken.
Es sind weitere Ansätze unternommen worden, die insbesondere darin bestanden, das Sterilisationsmittel mittels eines Druckgases in den Hohlkörper zu treiben.
Diese Lösung gestattet keine Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Verteilung des Mittels, da bei seiner Einführung unter Druck Druckknoten und -bäuche, Turbulenzen oder andere Hindernisse für die Verteilung entstehen.
Gegenstand der Erfindung sind somit ein Verfahren und eine Einrichtung, die beide die obengenannten Nachteile nicht aufweisen und somit folgendes gestatten: eine Verteilung des Sterilisationsmittels über die gesamte Fläche; ein mögliches Aufbringen ohne bedeutende Änderung der Einrichtung im Falle eines Wechsels des zu sterilisierenden Hohlkörpers; ein Aufbringen auf jegliche Hohlkörperart (Flaschen, Töpfe, Kolben, Wannen, Rohre usw.); ein Aufbringen auf jede Materialart; eine leichte Erfassung eines Fehlens von Sterilisationsmittel.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Sterilisation von Hohlkörpern, insbesondere Behältern oder Vorformlingen von Behältern, bei dem man ein zuvor verdampftes Sterilisationsmittel auf die zu sterilisierenden Flächen aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man gemäß den Ansprüchen 1 und 2 einen Gasstrom zur Mitführung des verdampften Mittels zu allen zu sterilisierenden Flächen erzeugt, um es auf die gesamten Flächen zu verteilen.
Indem man das Mittel zu den Flächen mitführt oder führte wird es im Gegensatz zu den Einrichtungen, bei denen das Mittel in den Innenraum geschleudert oder geblasen wird, ordnungsgemäß verteilt. Durch einfaches Mitführen des Mittels nach seiner Verdampfung wird das Verfahren mit allen Materialarten einsetzbar gemacht, denn es ist insbesondere nicht mehr nötig, die Hohlkörper zu erwärmen, wie dies weiter unten erläutert wird. Das Verfahren kann mit einer relativ einfachen Einrichtung durchgeführt werden, die bei jeder Art von Hohlkörper unabhängig von seinen Formen oder Abmessungen, und ohne daß sie geändert werden muß, insbesondere, wenn die Form und/oder die Abmessungen des Körpers anders sind, verwendbar ist; schließlich ist das Fehlen von Mittel leicht erfaßbar: es muß nur sein Ankommen oder Nichtankommen zum Zeitpunkt der Verdampfung festgestellt werden.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß das Mitführen des Mittels durch einen Mitführgasstrom die Durchführung der Sterilisation unabhängig von der Anordnung des Hohlkörpers, das heißt unabhängig von der Position seiner Öffnung (oben, unten oder anderswo), gestattet.
Die Verdampfung des Mittels wird nach Anspruch 1 außerhalb des Hohlkörpers in der Nähe seiner Öffnung durchgeführt, und der Mitführstrom wird durch Bewirken eines Ansaugens des verdampften Sterilisationsmittels mit Hilfe von im Hohlkörper gegenüber der Öffnung mündenden Saugvorrichtungen erzeugt.
Als Alternative dazu wird bei einem Verfahren zur Sterilisation von an beiden Enden offenen Rohren gemäß Anspruch 2 die Saugwirkung mit Hilfe einer Einrichtung erzeugt, die auf der Seite des Rohrendes wirkt, das dem Ende gegenüberliegt, in dessen Nähe die Verdampfung erfolgt.
Gemäß einem anderen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens geht eine Phase der Entfernung der im Hohlkörper vorhandenen, nicht adhärenten Teilchen oder anderen Elemente, wie zum Beispiel bei der Lagerung eingeführten Staubteilchen, der Verdampfungs- und Einführungsphase des Mittels in den Hohlkörper voraus.
Gemäß einem anderen Merkmal folgt der Verdampfungsphase nach einer Kontaktzeit eine Phase des Abziehens (Trocknens) des verbleibenden Sterilisationsmittels.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ersichtlich; es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer Einrichtung zur Sterilisation der Hohlkörper gemäß der Erfindung;
- Fig. 2 eine schematische Prinzipdarstellung einer Einrichtung zum Abziehen des Sterilisationsmittels nach einer bestimmten Kontaktzeit;
- Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung;
- Fig. 4 eine schematische Ansicht einer zum Abziehen des Sterilisationsmittels verwendeten Einrichtung;
- Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm einer die Erfindung verwendenden Anlage;
- Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Variante der Einrichtungen nach den Fig. 1 bis 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung umfaßt eine Injektionsvorrichtung oder einen Zerstäuber 1 von verdampfbarem Sterilisationsmittel, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid, Peressigsäure oder irgendeinem anderen geeigneten Mittel. Die Injektionsvorrichtung ist einerseits mit einem nicht dargestellten Mittelvorrat und andererseits mit Steuervorrichtungen für ihr Öffnen und Schließen verbunden.
Die Injektionsvorrichtung kann mechanisch, elektromechanisch, pneumatisch oder von beliebiger anderer geeigneter Art sein.
Der Austritt der Sterilisationsflüssigkeit aus der Injektionsvorrichtung wird zu einem in einem im dargestellten Beispiel zylindrischen Gehäuse 3 eingeschlossenen Verdampfer 2 geleitet. Eine Öffnung 4 ist in der zylindrischen Wand des Gehäuses gegenüber dem Ausgang der Injektionsvorrichtung 1 ausgebildet, um die Zerstäubung der Flüssigkeit am Verdampfer 2 zu gestatten.
Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Verdampfer 2 aus einem Zylinder aus einem thermisch gut leitfähigen Material und ist an seinem Umfang mit Flügeln 5 in Form von ringförmigen Ausstülpungen versehen. Vorzugsweise sind die Flügel über die Höhe des den Verdampferkörper bildenden Zylinders gleichmäßig verteilt.
Der Außendurchmesser des Verdampfers ist kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 3, damit das Sterilisationsmittel nach der Verdampfung zirkulieren kann, wie weiter unten erläutert.
Das Gehäuse 3 ist an seinem oberen Ende in der Figur durch einen Deckel 6 geschlossen, der in seiner Mitte mit einer Öffnung versehen ist, durch die ein hohles verschiebbares Rohr 7 hindurchgeführt werden kann.
Wie in der Figur dargestellt, durchquert das Rohr 7 eine nicht mit einer Bezugszahl versehene axiale Öffnung des Verdampfers 2.
Das untere Ende des Gehäuses soll sich gegenüber der Öffnung 8 des zu sterilisierenden Hohlkörpers 9 befinden (hier ein Hohlkörper, wie zum Beispiel eine Flasche). Es ist offen, und die Form und die Innenabmessungen der Öffnung des Endes entsprechen vorzugsweise jeweils denen der Innenöffnung des Hohlkörpers.
Der Verdampfer 2 wird im Gehäuse 3 mit Hilfe von Befestigungselementenzs 10, wie zum Beispiel Schrauben oder Stege, festgehalten, die in der Nähe des am weitesten vom Hohlkörper 9 entfernten Endes des Verdampfers angeordnet sind, damit sie die Bahn des verdampften Mittels zwischen dem Verdampfer 2 und dem Hohlkörper 9 nicht stören.
Es sind Vorrichtungen 11 zur Erwärmung des Verdampfers 2 vorgesehen, die ihn auf eine Temperatur bringen sollen, die die fast sofortige Verdampfung des Sterilisationsmittels gestattet, wenn es mit ihm in Kontakt kommt. In dem dargestellten Beispiel bestehen diese Vorrichtungen 11 aus einem Heizwiderstand, der in der Wanddicke des Gehäuses 3 angeordnet ist, um letzteres und den Verdampfer 2 durch Wärmeleitung durch das Material des Gehäuses 3 und des Verdampfers 2 und/oder durch Konvektion in dem Freiraum zwischen der Innenwand des Gehäuses 3 und dem Verdampfer 2 zu erwärmen.
Vorzugsweise ist mindestens das Rohr 7 verschiebbar (Doppelpfeil 12), um die Anordnung des Hohlkörpers 9 gegenüber der Einrichtung zu erleichtern. Somit kann der Hohlkörper 9 durch einfache seitliche Verschiebung gegenüber der Einrichtung gebracht werden, indem das Rohr aus der Zuführungsbahn des Hohlkörpers bewegt wird. Zur Gewährleistung der Anordnung des Hohlkörpers ist es somit möglich, an sich bekannte Transfersysteme, wie zum Beispiel an Gelenkarmen angebrachte Transferzangen oder auch Räder- oder Scheibentransfermechanismen, die Kerben oder Öffnungen zur Führung der Hohlkörper enthalten, zu verwenden.
Als Alternative dazu könnte die Anordnung des Hohlkörpers durch dessen Axialverschiebung bewerkstelligt werden, wobei das Rohr 7 feststehend bleibt.
Bei einer Ausführungsform ist nur das Rohr 7 verschiebbar. Es gleitet somit beim Anordnen oder Zurückziehen des Hohlkörpers relativ zum Hohlkörper und zur aus dem Verdampfer 2 und dem Gehäuse 3 bestehenden Anordnung.
Bei einer Variante werden das Rohr 7 und die aus dem Verdampfer 2 und dem Gehäuse 3 bestehende Anordnung beim Anordnen oder Zurückziehen des Hohlkörpers 9 axial verschoben.
Das sich auf der Seite des Deckels 6 des Gehäuses 3 befindende Ende des Rohrs 9 ist mit einer Saugquelle 13 verbunden. Wenn der Hohlkörper 9 angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich das in den Hohlkörper 9 mündende Rohrende in der Nähe des Hohlkörperbodens 14.
Die Einrichtung funktioniert wie folgt.
Der Verdampfer 2 wird durch Heizmittel 11 so erwärmt, daß seine Temperatur dazu ausreicht, eine sofortige Verdampfung des durch die Injektionsvorrichtung 1 eingespritzten Sterilisationsmittels zu bewirken, wenn dieses damit in Kontakt kommt.
Wenn es sich bei dem Mittel um Wasserstoffperoxid handelt, wird der Verdampfer beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 100ºC und 400ºC, vorzugsweise ca. 150 bis 200ºC, gebracht.
Die Öffnung 8 des Hohlkörpers 9 ist gegenüber der Öffnung des Gehäuses positioniert, jedoch ohne sie zu berühren, damit zwischen der Öffnung 4 des Gehäuses 3 und dem Zwischenraum zwischen dem Behälter und dem Gehäuse ein Luftstrom entstehen kann.
Des weiteren wird durch das Beibehalten eines Abstands zwischen dem Gehäuse und dem Hohlkörper vermieden, daß letzterer beeinträchtigt wird, wenn er aus einem wärmeempfindlichen Material besteht.
Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß ein Abstand zwischen 0,1 mm und 5 mm zu guten Ergebnissen führte und daß die besten Ergebnisse durch Beibehaltung eines Abstands zwischen 0,5 und 3 mm erzielt wurden.
Vorzugsweise wird die Einrichtung in einer Umgebung aus mit Überdruck beaufschlagter steriler Luft gehalten, um zu vermeiden, daß die zusätzlichen Teilchen oder Staubteilchen nicht in den zu sterilisierenden Hohlkörper eintreten. Dazu werden bekannte Vorrichtungen, wie zum Beispiel eine mit einer Laminarströmung aus steriler Luft beaufschlagte Isolationskammer, in der die Einrichtung installiert ist, verwendet.
Nachdem die Einrichtung und der Hohlkörper 9 bezüglich einander in ordnungsgemäßer Position angeordnet sind, wird das Sterilisationsmittel durch den Zerstäuber oder die Injektionsvorrichtung 1 durch die im Gehäuse 3 ausgebildete Öffnung 4 am Verdampfer 2 zerstäubt oder daran injiziert. Die hohe Temperatur des Verdampfers 2 bewirkt eine sofortige Verdampfung des Sterilisationsmittels, und die durch die Vorrichtungen 13 durch das in der Nähe des Bodens 14 des Hohlkörpers 9 mündende Rohr 7 erzeugte Saugwirkung erzeugt einen Strom zur Mitführung der im Hohlkörper enthaltenen Luft, gefolgt von einer Mitführung der Dämpfe des Sterilisationsmittels, die dann in das Innere des Hohlkörpers 9 geleitet werden und sich auf der Innenfläche des Hohlkörpers absetzen. Dieser Strom wird in der Figur durch die Pfeile 15 schematisch dargestellt.
Da der Hohlkörper Umgebungstemperatur aufweist, kondensiert des weiteren das Sterilisationsmittel bei Kontakt mit der Innenfläche des Hohlkörpers.
Nach einer bestimmten Kontaktzeit wird das im Hohlkörper enthaltene Sterilisationsmittel abgezogen.
An Vorformlingen von Behältern aus Kunststoff (PET) oder an den Behältern selbst durchgeführte Versuche zeigen, daß man bei einer Kontaktzeit zwischen 2 und 6 Sekunden einen mit geltenden Lebensmittelnormen kompatiblen Grad an Asepsis erreicht, wenn man als Sterilisationsmittel auf 35% konzentriertes Wasserstoffperoxid verwendet.
Das Saugen durch das Rohr 7 kann kontinuierlich oder sequentiell erfolgen. Wenn es sequentiell ist, ist es allerdings wichtig, daß es spätestens zum Zeitpunkt der Injektion erfolgt, damit jedes injizierte und verdampfte Sterilisationsmittel zum Hohlkörper gesaugt wird. Wenn das Saugen mit einer leichten Verspätung gegenüber der Injektion erfolgt, würde dies zu der Gefahr eines Verlustes einer bestimmten Mittelmenge durch Verdampfung nach außen führen, und zwar insbesondere durch die Öffnung 4. Diese Verlustgefahr wird durch Beginn des Saugens zum Zeitpunkt der Injektion beseitigt.
Des weiteren muß es bei sequentieller Vorgehensweise zumindest bis dann verlängert werden, bis die gesamte zu behandelnde Fläche mit dem Sterilisationsmittel bedeckt ist.
Nach der obengenannten Kontaktzeit ist der Hohlkörper steril. Das Sterilisationsmittel muß allerdings abgezogen werden, zum Beispiel durch Austrocknen des Hohlkörpers, wenn das Mittel flüssig ist.
Dazu kann entweder ein steriles Gas, wie zum Beispiel sterile Trocken- oder Heißluft, in den Hohlkörper geblasen oder vorzugsweise durch Saugen Heißluft in den Innenraum des Hohlkörpers mitgeführt werden. Dabei ist das Einblasen von Heißluft dann schwierig, wenn der Hohlkörper eine bestimmte geometrische Form aufweist, zum Beispiel bei Flaschen, wo der Luftstrom vorzugsweise zum Boden geführt wird, aber nicht mit allen Wänden in Kontakt kommt.
Des weiteren besteht ein Vorteil der Lösung, bei der Heißluft mitgeführt wird, darin, daß die gleiche Einrichtung verwendet werden kann, die auch zum Verdampfen und Aufbringen von Sterilisationsmittel verwendet wird, indem die Injektionsvorrichtung 1 durch einen Wärmegenerator 16, wie zum Beispiel den in Fig. 2 dargestellten (der dem Anspruch 14 nicht entspricht), ersetzt wird.
Bei Einsatz von Heißluft kann der Wärmegenerator 16 eine Düse für Heißluft auf hoher Temperatur oder ein Brenner sein. Die Wärme oder die Flamme wird zur Öffnung 4 geleitet, und gleichzeitig wird im Hohlkörper (hier ein Behältervorformling) eine Saugwirkung erzeugt, um die Flamme oder die Wärme zu den Wänden zu leiten.
Dem Einsatz einer Flamme oder eines Heißluftgenerators steht beim Trocknen von Hohlkörpern aus wärmeempfindlichem Material, wie zum Beispiel Behälter oder Behältervorformlinge aus thermoplastischem Material, nichts im Wege.
Der Hohlkörper ist nämlich der Wärme nur über sehr kurze Zeit ausgesetzt. Angesichts des Wärmeleitwiderstands des Materials hat die geriditete Heißluft lediglich eine Hohlkörperüberstreich- oder trocknungsfunktion.
Wenn der zu sterilisierende Hohlkörper aus thermoplastischem Material besteht, wird allerdings bevorzugt, Vorrichtungen zur Verhinderung einer direkten Übertragung zwischen dem Ausgang des Wärmegenerators 16 und der Außenseite des Hohlkörpers 9 vorzusehen.
Diese Vorrichtungen können aus einer Platte 17 zum Schutz der Öffnung des Hohlkörpers bestehen, die das Gehäuse 3 zumindest teilweise umgibt und zwischen der Öffnung 4 für den Heißluftdurchgang der Flamme und der Öffnung des Gehäuses 3 auf der Seite des Hohlkörpers 9 angeordnet ist, wie in Fig. 2 zu sehen.
Als Alternative dazu könnte eine glockenförmige Abdeckung, die die Öffnung des Hohlkörpers in größerem Ausmaße bedeckt, vorgesehen sein.
In Fig. 3 ist schematisch in als Schnitt ausgeführter Draufsicht an der Öffnung 4 eine mögliche Anordnung einer einzigen Einrichtung dargestellt, die gleichzeitig dem Aufbringen von Sterilisationsmittel und der Trocknung dient.
Der Ausgang einer Injektionsvorrichtung 1 und der eines Heißluftgenerators 16 sind gleichzeitig zur Öffnung 4 des Gehäuses 3 ausgerichtet. In diesem Fall muß der Heißluftgenerator 16 der sequentiellen Art sein, damit die Wärme (Flamme oder Heißluft) nicht während der Injektions-/Verdampfungs-/Sterilisationsmittelkontaktphasen zugeführt wird.
Vorzugsweise erfolgt die Trocknungsphase des Hohlkörpers in zwei Stufen: einer ersten, in der die Wärme (Flamme oder Heißluft) in das Gehäuse eingeleitet wird, wobei die Saugwirkung aktiv ist, und einer zweiten, in der die Saugwirkung weitergeht, damit die Wärme nicht mehr zugeführt wird, so daß alle Dampfreste abgezogen werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß man zur Austrocknung der Behältervorformlinge aus thermoplastischem Material die Öffnung 4 1 bis 3 Sekunden lang eine Flamme aussetzt und das Saugen zwischen 2 und 6 Sekunden weiterführt.
In Fig. 4 ist ein schematischer Schnitt einer besonders zur Austrocknung der Hohlkörper vorgesehenen Einrichtung (die nicht Anspruch 14 entspricht) dargestellt.
Der Hauptunterschied zur Einrichtung nach den Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß sie keinen Verdampfer mehr enthält.
Sie weist ein Gehäuse 18 in Formel eines zylindrischen Rohrs 19 auf, das an einem seiner Enden geschlossen und am anderen offen ist. Das Gehäuse ist mit einer Öffnung 20 versehen, der gegenüber sich ein Wärmegenerator 21, in diesem Beispiel ein Brenner, befindet.
Eine Hohlstange 22 durchquert das Gehäuse derart, daß sich eines 23 ihrer Enden in der Nähe des Bodens des Hohlkörpers 24 befindet. Das andere Ende der Stange ist mit einer Saugvorrichtung 25 verbunden.
Wenn die Wärme, hier eine Flamme 26, gleichzeitig mit der Saugwirkung zugeführt wird, entsteht ein die Flamme und die Dämpfe von Sterilisationsmittel ansaugender und die Innenfläche des Hohlkörpers trocknender Strom (Pfeile 27).
Vorzugsweise geht der Mittelinjektions-/-verdampfungsphase eine Phase des Abziehens der Teilchen, wie zum Beispiel Staubteilchen oder anderen nicht adhärenten Elemente, aus dem Hohlkörper voraus.
Diese Phase kann durch Saugen und/oder Blasen oder jedes andere geeignete Verfahren erfolgen.
Bei einer Ausführungsform verwendet man eine Einrichtung, die der für das Abziehen der Sterilisationsmittelspuren verwendeten und in Fig. 4 dargestellten gleicht, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß die Einrichtung keinen Heißluftgenerator aufweist. Somit enthält die Einrichtung Saugvorrichtungen 22, 23, 25 und ein Gehäuse 18.
Bei einer Variante erfolgt anstelle des Saugens durch die Stange 22 die der Mittelinjektion vorangehende Abziehphase nicht mehr durch Saugen durch die Stange 22, sondern durch Saugen durch das Gehäuse 18 über zum Beispiel die Öffnung 20. In diesem Fall gestattet die Stange 22 die Zuführung der den beim Saugen entstandenen Unterdruck ausgleichenden Luft.
Bei einer Ausführungsform erfolgen alle obengenannten Phasen an ein und derselben Einrichtung, wie der in Fig. 3 dargestellten, die somit einen Verdampfer, Saugvorrichtungen, Vorrichtungen zur Injektion von Mittel und einen Heißluftgenerator, das heißt alle in den Fig. 1, 2 und 4 ausführlicher dargestellten Vorrichtungen, enthält.
Aus Gründen der Wirksamkeit der verschiedenen durchzuführenden Behandlungen ist es wünschenswert, zumindest die der Entstaubung vorangehende Phase in einer Einrichtung durchzuführen, die von der oder denen verschieden ist, die für die späteren Sterilisationsphasen, das heißt Injektion/Verdampfung/Kontakt und Trocknung, verwendet wird bzw. werden.
Die erste Phase besteht dabei aus der Gewinnung der Staub- oder anderen Teilchen, wenn in den folgenden Gase oder Dämpfe angesaugt werden. Die Staub- oder anderen Teilchen müssen gewonnen und entsorgt werden, während Sterilisationsmittelgase oder -dämpfe rückgeführt werden können. Wenn eine Rückführung der Dämpfe oder Gase vorgesehen werden soll, sind verschiedene Saugvorrichtungen erforderlich, und es ist wünschenswert, die jeweiligen Einrichtungen zu differenzieren.
Des weiteren ist die Verwendung einer einzigen Einrichtung nicht geeignet, wenn die Einrichtung eine höhere Rate aufweisen muß, zum Beispiel, wenn die zu sterilisierenden Hohlkörper Vorformlinge von Behältern (Flaschen oder dergleichen) aus Kunststoff, die zum Eingang einer Maschine zum Blasformen von Behältern geführt werden oder laufen, oder Behälter am Fertigungsausgang sind.
In einem solchen Fall ist es wünschenswert und vorzuziehen, alle Phasen zu trennen und sie durchzuführen, indem man die Hohlkörper in verschiedenen Stufen vorbeilaufen läßt und somit eine Durchlaufbehandlung gestattet.
Fig. 5 zeigt die schematische Prinzipdarstellung einer Anlage, die die Durchführung aller obengenannten Phasen bei der Behandlung von Vorformlingen 28 zu ihrer Sterilisation vor einer Maschine 29 zum Blasformen/Füllen von Behältern 30 gestattet.
Die kontinuierlich in Richtung der Pfeile 31 vorbeilaufenden Vorformlinge 28 werden nacheinander einer ersten Stufe 32 des Abziehens (Entstaubung oder dergleichen) zugeführt. Diese Stufe enthält nicht dargestellte Vorrichtungen zur Durchlaufbehandlung mehrerer Vorformlinge.
Dann werden die Vorformlinge an eine zur Injektion, Verdampfung und zum Kontakt mit einem Sterilisationsmittel angeordnete Stufe 33 weitergeleitet. Diese Stufe enthält eine oder mehrere Einrichtungen, die der nach Fig. 1 entsprechen.
Danach werden die Vorformlinge an eine Trocknungsstufe 34 weitergeleitet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Transferzeit zwischen dem vorhergehenden Zustand und diesem letzteren zur Verlängerung der für die Sterilisation erforderlichen Kontaktzeit genutzt wird.
Dann werden die Vorformlinge an die Maschine 29 zur Herstellung/Füllung der Behälter weitergeleitet.
Vorzugsweise sind die Maschine 29 und die verschiedenen Behandlungsstufen 32, 33, 34 in einem mit Laminarströmung beaufschlagten sterilen Raum eingeschlossen.
Dieser Raum wird in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie 35 schematisch dargestellt.
Jede der Behandlungsstufen 32, 33 bzw. 34 kann mindestens eine geeignete feststehende Einrichtung umfassen, der die Hohlkörper für ihre Behandlung schrittweise zugeführt werden.
Allerdings eignet sich diese Konstruktion nicht gut für höhere Behandlungsraten, die bei mehreren Anlagen erforderlich sind; aus diesem Grunde ist jede Stufe vorzugsweise so angeordnet, daß sie eine Durchlaufbehandlung der Hohlkörper gestattet.
Bei einer Ausführungsform umfaßt jede Stufe Vorrichtungen zum Ergreifen oder Abstützen der Hohlkörper, die Durchlaufbeförderungsvorrichtungen zugeordnet sind. Somit können die Hohlkörper ab ihrem Erreichen der Anlage einer nach dem anderen behandelt werden.
Die Behandlungsrate hängt von der Abmessung jeder der Stufen und somit von der Anzahl von jeweils darin enthaltenen Einrichtungen ab.
Bei einer nicht dargestellten Variante erfolgen die Sterilisationsphasen nach der Herstellung der Behälter, zum Beispiel vor ihrem Füllen. Die verschiedenen Stufen, insbesondere die Stufe 33 zur eigentlichen Sterilisation, befinden sich somit hinter dem Ausgang der Maschine 29. In diesem Fall kann die Maschine 29 nicht mit einer Laminarströmung aus steriler Luft beaufschlagt werden; es ist aber wichtig, daß wiederum mindestens die Sterilisations- und Trocknungsstufe 33, 34 mit Laminarströmung beaufschlagt werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung der Erfindung, wenn sie zur Sterilisation von an ihren beiden Enden offenen Hohlkörpern eingesetzt wird. Dies ist zum Beispiel bei verschiedenen Rohren oder Leitungen der Fall.
In diesem Fall erfolgt das Saugen nicht mit Hilfe eines das Gehäuse 36 durchquerenden und an dem Ende 37 des Hohlkörpers 38 mündenden Rohrs, das dem 39 gegenüberliegt, in dessen Nähe sich das Gehäuse 36 mit den (nicht dargestellten) Injektionsvorrichtungen und/oder den (nicht dargestellten) Vorrichtungen zur Erzeugung von Heißluft befindet, sondern es wird mit Hilfe eines Rohrs 40 durchgeführt, das sich an dem offenen Ende 37 des Hohlkörpers befindet, das dem 39 gegenüberliegt, in dessen Nähe das Gehäuse 36 angeordnet ist. Das Rohr 40 ist mit Saugvorrichtungen 41 verbunden.

Claims

1. Verfahren zur Sterilisation von Hohlkörpern (9) mit einer Öffnung (8) jener Art, bei der man auf die zu sterilisierenden Flächen ein zuvor verdampftes Sterilisationsmittel aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdampfung des Mittels außerhalb des Hohlkörpers in der Nähe seiner Öffnung durchführt und mit Hilfe von im Hohlkörper gegenüber der Öffnung mündenden Saugvorrichtungen einen Gasstrom zur Mitführung des verdampften Mittels zu allen zu sterilisierenden Flächen erzeugt, um das Mittel auf die gesamten Flächen zu verteilen.

2. Verfahren zur Sterilisation von Hohlkörpern (38) mit zwei Öffnungen jener Art, bei der man auf die zu sterilisierenden Flächen ein zuvor verdampftes Sterilisationsmittel aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdampfung des Mittels außerhalb des Hohlkörpers in der Nähe einer seiner Öffnungen durchführt und mit Hilfe von im Hohlkörper gegenüber der Öffnung mündenden Saugvorrichtungen einen Gasstrom zur Mitführung des verdampften Mittels zu allen zu sterilisierenden Flächen erzeugt, um das Mittel auf die gesamten Flächen zu verteilen.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisationsmittel unter in flüssiger Phase verfügbaren Mitteln, wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid, Peressigsäure und dergleichen, ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phase der Entfernung der im Hohlkörper vorhandenen, nicht adhärenten Teilchen oder anderen Elemente der Verdampfungs- und Einführungsphase des Mittels in den Hohlkörper vorausgeht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsphase durch Blasen durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsphase durch Saugen durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsphase nach einer Kontaktzeit des Mittels mit den zu sterilisierenden Flächen eine Phase des Abziehens des verbleibenden Sterilisationsmittels folgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abziehphase durch Injizieren eines Abziehmittels in den Innenraum des Hohlkörpers durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abziehmittel ein steriles Trocken- oder Heißgas ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abziehmittel durch Saugen in den Innenraum des Hohlkörpers mittels im Hohlkörper gegenüber seiner Öffnung wirkenden Saugvorrichtungen mitgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das sterile Gas mittels einer Heißluftdüse injizierte Heißluft ist.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abziehphase mittels einer von einem Brenner injizierten und durch Saugen in den Innenraum des Hohlkörpers mit Hilfe von gegenüber seiner Öffnung darin wirkender. Saugvorrichtungen mitgeführten Flamme durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abziehmittel, das Trocken- oder Heißgas bzw. die Flamme auf die Außenseite des Hohlkörpers in der Nähe seiner Öffnung injiziert wird.

14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt: Vorrichtungen (1) zur Injektion eines verdampfbaren Sterilisationsmittels, einen Verdampfer (2) gegenüber dem Ausgang der Injektionsvorrichtungen, Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung der Saugvorrichtungen (7, 13; 40, 42) und des Hohlkörpers derart, daß die Saugvorrichtungen im Hohlkörper münden und so darin wirken können, um einen Gasstrom zur Mitführung des verdampften Mittels zu den Innenflächen eines Hohlkörpers (9; 38) zu erzeugen, wenn dieser bezüglich der Einrichtung in Position ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer in einem Gehäuse (3; 36) eingeschlossen ist, das außerhalb des Hohlkörpers (9; 38) in der Nähe der Öffnung des letzteren angeordnet ist, und mit folgendem versehen ist: einer Öffnung (4) gegenüber dem Ausgang der Injektionsvorrichtungen (1); einem offenen Ende, dessen Form und Innenabmessungen denen der inneren Öffnung des Hohlkörpers (9; 38) im wesentlichen entsprechen.

16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (7; 13; 40, 41) zur Erzeugung des Gasstroms aus einem mit einer Saugquelle (13; 41) verbundenen Rohr (7; 40) bestehen.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Ausbildung des Hohlkörpers in Form eines Behälters, wobei er somit an einem seiner Enden offen und am anderen geschlossen ist, das Rohr (7) durch die Öffnung des Hohlkörpers eingeführt wird, wobei es ein in der Nähe des Hohlkörperbodens mündendes Ende aufweist und sein zweites, sich auf der Seite des Gehäuses (3) befindendes Ende mit der Saugquelle (13) verbunden ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (7) den Verdampfer (2) und das Gehäuse (3) durchquert.

19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Ausbildung des Hohlkörpers (38) als ein an zwei gegenüberliegenden Enden offenes Rohr oder eine solche Leitung das Saugen durch Anordnung des Saugrohrs (40) an dem Hohlkörperende, das dem Ende, an dem das Injizieren erfolgt, gegenüberliegt, durchgeführt wird.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen zum Abziehen des Sterilisationsmittels nach einer Kontaktzeit im Hohlkörper aufweist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen einen Generator (16; 21) für steriles Trocken- oder Heißgas enthalten.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator ein Brenner (21) ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (15; 21) außerhalb des Hohlkörpers in der Nähe seiner Öffnung angeordnet ist und Vorrichtungen zum Leiten der Wärme in den Innenraum des Hohlkörpers enthält.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitvorrichtungen aus dem Saugrohr (7; 22; 40) bestehen, dessen Saugende im Hohlkörper in einen von seiner Öffnung entfernten Bereich mündet, um die Wärme in den gesamten Hohlkörper mitzuführen.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper ein Behälter ist und das Rohr (7; 22) durch die Öffnung des letzteren eintritt und in der Nähe seines Bodens mündet.

26. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper ein Rohr oder eine Leitung ist und das Rohr (40) an dem Ende des Hohlkörpers angeordnet ist, das dem gegenüberliegt, in dessen Nähe sich der Wärmegenerator (16; 21) befindet.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Durchführung einer Entfernung von Staub- oder anderen Teilchen vor der Verdampfungsphase und zur Einbringung des Sterilisationsmittels enthält.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung durch Saugen und/oder Blasen erfolgt.

29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer mit Überdruck beaufschlagten Laminarströmung (35) aus sterilem Gas, wie zum Beispiel Luft, durchströmt werden kann.

30. Anlage zur Herstellung und/oder Füllung von Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 29 aufweist.