SK9710Y2 - Zariadenie a spôsob aseptického plnenia obalov - Google Patents

Abstract

Zariadenie aseptického plnenia obalov pozostáva z aseptickej komory (1), plniaceho ramena (3), uzatváracej hlavice (7), nosiča (2) uzáveru (11), nosiča (4) obalu (5), sterilizačnej stanice (6), sterilných predkomôr (8), skríň (9) na výkonné prvky a krytu (10) na uzáver (11). Do prázdneho obalu (5) je v sterilizačnej stanici (6) aplikovaná dávka sterilizačného média, obal (5) je prenesený pod uzatváraciu hlavicu (7), prebehne aktivácia obalu (5), zmena polohy uzatváracej hlavice (7) a plniaceho ramena (3), odsávanie, vyhodnotenie tesnosti obalu (5), naplnenie obalu (5) produktom (44), zdvihnutím plniaceho ramena (3) dôjde v dôsledku zmeny tlaku k strhnutiu zvyškov produktu (44) a k stlačeniu peny (54) produktu (44), pri pohybe plniaceho ramena (3) smerom od obalu (5) znovu prebieha proces odsávania. Súbežne prebieha v sterilizačnom priestore (13) sterilizácia a aktivácia uzáveru (11), uzáver (11) je prevzatý z nosiča (2) uzáveru (11), pohybom uzatváracej hlavice (7) je obal (5) uzavretý a uzatváracia hlavica (7) uzavrie aseptickú komoru (1).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie upravuje spôsob aseptického plnenia a uzatvárania obalov v tlakovo uzavretom priestore.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti pri aseptickom plnení produktov do obalov a pri ich uzatváraní sú využívané zariadenia, ktorými sa jednotlivé procesy pri sterilizácii, aktivácii, plnení a uzatváraní obalov vykonávajú na samostatných pozíciách, na ktoré musí byť obal premiestňovaný v priestore, ale tento priestor sa veľmi ťažko a komplikovane udržiava v absolútnej čistote, nakoľko vstupom a výstupom obalov z nesterilného do sterilného prostredia v zariadeniach vzniká vírenie vzduchu, pri ktorom môže dôjsť k sekundárnej kontaminácii plneného produktu. Tieto zariadenia vzhľadom na ich rozmery vyžadujú stovky až tisíce litrov sterilného priestoru a vyžadujú si sterilizáciu nielen vnútorných, ale aj vonkajších častí obalu.

Podstata technického riešenia

Zariadenie aseptického plnenia obalov a spôsob tohto plnenia podľa technického riešenia mení zaužívané spôsoby aseptického plnenia a uzatvárania obalov tým, že minimalizuje aseptický priestor. Zariadenie svojou konštrukciou zabraňuje víreniu vzduchu pri vstupe obalu do aseptickej komory a výstupe obalu z aseptickej komory, čím sa zabráni kontaminácii aseptickej komory vonkajším nesterilným prostredím. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že obal a uzáver sú pred plnením a uzatváraním vysterilizované mimo priestoru aseptickej komory, čím je zabezpečené, že v pracovnom cykle nedochádza ku kontaminácii aseptickej komory. Pri plnení produktu plniace rameno vytvára s obalom jeden tlakový aseptický priestor, ktorý je počas plnenia taktiež mimo aseptickej komory. Týmto je zabezpečené, že v pracovnom cykle nedochádza ku kontaminácii aseptickej komory plneným produktom. Podstatou technického riešenia je aj to, že v aseptickej komore zariadenia je možné uzatvárať obal pri vyššom tlaku, ako je tlak produktu nad plniacim ventilom. Výhodou technického riešenia je súbeh viacerých procesov v rovnakom čase, čím dochádza k výraznému skráteniu pracovného cyklu. Pretlak sterilného média v aseptickej komore, sterilných predkomorách a skriniach zabezpečuje aseptickú čistotu plniaceho zariadenia. Podstatou technického riešenia v priebehu každého pracovného cyklu je vyhodnotenie tesnosti obalu, priestoru aseptickej komory, plniaceho priestoru, ako aj sterilných predkomôr a skríň, čo bráni kontaminácii aseptickej komory okolitým nesterilným prostredím či plneným produktom, ako aj možnosť zariadenia vysanitovať a vysterilizovať časti plniaceho ramena, ktoré prišli do styku s plneným produktom, a to v parkovacej polohe plniaceho ramena.

Opis pojmov používaných na vysvetlenie podstaty technického riešenia

Aseptická komora - sterilný priestor, v ktorom sa uskutočňujú procesy plnenia a uzatvárania produktu v stálom pretlaku

Nosič uzáveru - slúži na presun uzáveru zo sterilizačného priestoru do uzatváracej hlavice a na oddeľovanie aseptickej komory od vonkajšieho priestoru

Nosič obalu - slúži na presun obalu do a zo zariadenia a na presun obalu medzi jednotlivými pozíciami

Plniace rameno - slúži na naplnenie prázdneho obalu produktom

Obal - napr. PET fľaša

Uzáver - napr. PET uzáver

Produkt - tekuté látky, napr. mlieko, pivo, víno, limonáda, detská výživa, džús, sýtený a nesýtený nápoj, liečivá, ale aj sypké látky

Sterilizačné médium - napr. para H2O2

Aktivačné médium - napr. plynný sterilný N2

Sterilizácia - proces, pomocou ktorého sa v danom prostredí, predmete alebo zariadení zničia všetky mikroorganizmy

Aktivácia - proces, pri ktorom dôjde k odstráneniu sterilizačného média a k jeho nahradeniu aktivačným médiom - vytvoreniu ochrannej atmosféry

Sterilizačná stanica - miesto aplikácie sterilizačného média do obalu a na povrch obalu

Uzatváracia hlavica - slúži na aktiváciu obalu, uzatváranie obalu, oddeľovanie aseptickej komory od vonkajšieho priestoru a na spájanie aseptickej komory s aktivačným priestorom

Vonkajší priestor - nesterilný priestor mimo aseptickej komory

Sterilné predkomory - priestory oddeľujúce hriadele plniaceho ramena, uzatváracej hlavice a nosiča uzáveru od vonkajšieho nesterilného prostredia

Skrine - priestory oddeľujúce výkonné prvky plniaceho ramena, uzatváracej hlavice a nosiča uzáveru od vonkajšieho nesterilného prostredia

Výkonné prvky - napr. elektromotory, servopohony, lineárne a rotačné aktuátory

Kryt - slúži na vytvorenie sterilizačného priestoru pre uzáver

Sterilizačný priestor - slúži na aplikáciu sterilizačného a aktivačného média na uzáver

Zariadenie na prípravu sterilizačných a aktivačných médií - produkuje presnú dávku sterilizačného a aktivačného média

Prstenec - časť hrdla obalu slúžiaca na utesnenie obalu v aseptickej komore

Vstupný kanál sterilizačného média pre obal - slúži na prívod sterilizačného média do sterilizačnej stanice

Výstupný kanál sterilizačného média pre obal - slúži na odvod sterilizačného média zo sterilizačnej stanice

Priestor sterilizačnej stanice - spoločný priestor nad hrdlom obalu a vnútorným priestorom obalu, kde dochádza k aplikácii sterilizačného média

Vstupný kanál sterilizačného média pre uzáver - slúži na prívod sterilizačného a aktivačného média do sterilizačného priestoru

Výstupný kanál sterilizačného média pre uzáver - slúži na odvod sterilizačného a aktivačného média zo sterilizačného priestoru

Aktivačný priestor - priestor tvorený uzatváracou hlavicou a vnútorným priestorom obalu

Otvor pre obal - miesto vstupu a utesnenia obalu v aseptickej komore

Vstupný kanál aktivačného média pre obal - slúži na prívod aktivačného média do aktivačného priestoru

Výstupný kanál aktivačného média pre obal - slúži na odvod aktivačného média z aktivačného priestoru

Vstupný aktivačný kanál uzatváracej hlavice - spája vstupný kanál aktivačného média pre obal s aktivačnou ihlou

Výstupný aktivačný kanál uzatváracej hlavice - spája priestor obalu s výstupným kanálom aktivačného média pre obal

Aktivačná ihla - výsuvná časť uzatváracej hlavice slúžiaca na prívod aktivačného média

Plniaca ihla - časť plniaceho ramena slúžiaca na plnenie produktu do obalu

Kanál na prívod produktu - slúži na prívod plneného produktu k plniacemu ventilu

Plniaci ventil - otvára a uzatvára vstup produktu do plniacej ihly

Odsávací kanál - slúži na odvod zvyškov produktu z vnútorného priestoru plniacej ihly a spodnej časti plniaceho ventilu

Kanál regulácie protitlaku plnenia - slúži na odvod média ochrannej atmosféry z plniaceho priestoru obalu a odvod zvyškov produktu z vonkajšieho priestoru plniacej ihly

Odsávací ventil - otvára a uzatvára odsávací kanál

Ťahadlo - otvára a zatvára plniaci ventil

Regulačný ventil protitlaku plnenia - nastavuje rýchlosť prúdenia vytláčaného média ochrannej atmosféry

Hriadeľ plniaceho ramena - slúži na prenos rotačného a lineárneho pohybu z výkonných prvkov na plniace rameno

Hriadeľ uzatváracej hlavice - slúži na prenos rotačného a lineárneho pohybu z výkonných prvkov na uzatváraciu hlavicu

Hriadeľ nosiča uzáveru - slúži na prenos rotačného a lineárneho pohybu z výkonných prvkov na nosič uzáveru

Plniaci priestor - priestor tvorený obalom, plniacou ihlou, odsávacím kanálom a kanálom regulácie tlaku plnenia

Tesniaca plocha obalu pre uzáver - styčná plocha obalu, na ktorú dosadá tesniaca plocha uzáveru

Ventil na vyrovnanie tlaku - slúži na vyrovnanie tlaku v sterilizačnom priestore s tlakom v aseptickej komore

Ventil dotlakovania aseptickej komory - zabezpečuje stály pretlak aktivačného média v aseptickej komore

Uzatvárací ventil odsávania - pulzovaním vytvára prudké tlakové zmeny pri odsávaní

Kanál vyrovnania tlaku - spája sterilizačný priestor s aseptickou komorou

Ochranná atmosféra - plyn, ktorý zostal po aktivácii v aktivačnom priestore

Odsávanie - proces, ktorý zbavuje plniace rameno od zvyškov plneného produktu

Vyhovujúci obal - obal vhodný na plnenie

Nevyhovujúci obal - obal nevhodný na plnenie

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku č. 1 je znázornené zariadenie ako celok. Je zároveň obrázkom k anotácii.

Na obrázku č. 2 je znázornená pozícia na nakladanie a vykladanie obalu, pozícia na sterilizáciu obalu a pozícia na plnenie a uzatváranie obalu pri pohľade na zariadenie zhora.

Na obrázku č. 3 je znázornená uzatváracia hlavica vo svojej základnej polohe.

Na obrázku č. 4 je znázornené plniace rameno vo svojej polohe pri plnení.

Na obrázku č. 5 je znázornený nosič uzáveru vo svojej odovzdávacej polohe.

Na obrázku č. 6 je znázornený priestor sterilizačnej stanice.

Na obrázku č. 7 je znázornené zariadenie v procese odsávania zvyškov produktu po plnení.

Na obrázku č. 8 je znázornené zariadenie v procese plnenia produktu.

Na obrázku č. 9 je znázornený plniaci priestor.

Na obrázku č. 10 je znázornené zariadenie v procese aktivácie obalu.

Na obrázku č. 11 je znázornené zariadenie v procese uzatvárania naplneného obalu.

Na obrázku č. 12 je znázornený aktivačný priestor na aktivovanie obalu.

Na obrázku č. 13 je znázornený sterilizačný priestor na sterilizovanie uzáveru.

Na obrázku č. 14 je znázornené zariadenie v procese sterilizácie a aktivácie uzáveru.

Na obrázku č. 15 je znázornené zariadenie v procese vyrovnania tlaku aseptickej komory so sterilizačným priestorom.

Príklady uskutočnenia

Vyhotovenie zariadenia podľa technického riešenia je predstavované na ilustráciu a nie je ho možné vnímať ako obmedzenie jeho technických riešení. Odborníci znalí stavu techniky budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty vyhotoveného zariadenia a jeho častí budú spadať do rozsahu patentových nárokov. Pre odborníkov znalých stavu techniky nemôže byť problematické optimálne navrhnúť konštrukciu a výber jeho prvkov, preto tieto znaky neboli v tomto opise detailne riešené.

Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa technického riešenia znázornené na obr. 1 až 15 pozostáva zo základnej časti, ktorú tvorí aseptická komora 1, vnútri ktorej sú pohyblivo uložené časti zariadenia - plniace rameno 3, uzatváracia hlavica 7 a nosič 2 uzáveru 11.

K aseptickej komore 1 sú pripojené ďalšie súčasti zariadenia, ktorými sú nosič 4 obalu 5, sterilizačná stanica 6, sterilné predkomory 8, skrine 9 a kryt 10.

Zariadenie tvorí tiež sústava potrubí na prívod a odvod jednotlivých médií, výkonné, zabezpečovacie a riadiace prvky.

Pohyb plniaceho ramena 3, uzatváracej hlavice 7 a nosiča 2 uzáveru 11 zabezpečujú tzv. výkonné prvky uložené v sterilných skriniach 9 prostredníctvom hriadeľov jednotlivých častí - hriadeľa 35 plniaceho ramena 3, hriadeľa 42 uzatváracej hlavice 7, hriadeľa 43 nosiča 2 uzáveru 11, ktoré vstupujú do priestoru aseptickej komory 1, pričom sterilita týchto hriadeľov je zabezpečená sterilnými predkomorami 8, v ktorých sú tieto hriadele uložené. Sterilné predkomory 8 a skrine 9 sú vybavené vstupnými a výstupnými kanálmi, ktoré zabezpečujú aplikáciu sterilizačného média a následne jeho aktiváciu v týchto priestoroch.

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je nosič 4 obalu 5 vyhotovený ako trojramenný nosič s tromi pozíciami pre obal 5. Nosič 4 obalu 5 môže byť aj viacmiestny a môže mať aj iný tvar.

Aseptická komora 1, sterilné predkomory 8 a skrine 9 sú od seba tlakovo nezávislé, pričom tlak v aseptickej komore 1 je vyšší ako tlak v sterilných predkomorách 8 a tento je vyšší ako tlak v skriniach 9. Tlak v skriniach 9 musí byť vyšší ako atmosférický tlak prostredia, v ktorom je predmetné zariadenie inštalované. Pri inicializácii sú aseptická komora 1, sterilné predkomory 8 a skrine 9 vysterilizované. Počas pracovného cyklu sa sterilné predkomory 8 a skrine 9 preplachujú aktivačným médiom bez aplikácie sterilizačného média a aseptická komora 1 sa pretlakuje aktivačným médiom bez preplachovania. Tým je zabezpečená viacstupňová ochrana sterility aseptickej komory 1 a hriadeľov, ktoré do nej vstupujú.

Príprava pracovného cyklu zariadenia začína inicializáciou zariadenia, ktorá spočíva vo vysterilizovaní všetkých priestorov a potrubí zariadenia, pri ktorých hrozí riziko kontaminácie pri plnení a uzatváraní obalu 5, v uzavretí aseptickej komory 1 nastavením nosiča 2 uzáveru 11 do jeho základnej polohy 49 a uzatváracej hlavice 7 do jej základnej polohy 50, nastavením plniaceho ramena 3 do jeho parkovacej polohy 51 a naplnením aseptickej komory 1 aktivačným médiom na vyšší tlak, ako je tlak produktu 44 nad plniacim ventilom 29. Ventil 39 dotlakovania aseptickej komory 1 je odteraz otvorený, čím zabezpečuje prívod sterilného aktivačného média a udržiava stály pretlak v aseptickej komore 1. Aseptická komora 1 je vybavená tlakomerom 46 aseptickej komory 1, ktorý sleduje tlak aktivačného média v aseptickej komore 1 a v prípade jeho poklesu pod požadovanú hodnotu zariadenie vyhodnotí stav v aseptickej komore 1 ako netesný a vyžiada si opätovnú inicializáciu zariadenia.

Do nosiča 4 obalu 5 sa na pozíciu A 60 vloží prázdny obal 5. Nosič 4 obalu 5 vykoná s prázdnym obalom 5 vertikálny pohyb smerom nadol, rotačným pohybom presunie prázdny obal 5 z pozície A 60 na pozíciu B 61 pod sterilizačnú stanicu 6 a následným vertikálnym pohybom nahor uzavrie pomocou prstenca 14 na obale 5 priestor sterilizačnej stanice 17. Do nosiča 4 obalu 11 je na prázdnu pozíciu A 60 po tomto pohybe vložený prázdny obal 5, ktorý čaká na presun do pozície B 61.

Na vnútorné steny obalu 5, na vonkajšiu časť hrdla obalu 5 po prstenec 14 vrátane výstupného kanálu 16 sterilizačného média pre obal 5 sa v sterilizačnej stanici 6 prostredníctvom vstupného kanálu 15 sterilizačného média pre obal 5 aplikuje vopred pripravená dávka sterilizačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12.

Do nosiča 2 uzáveru 11 sa vloží uzáver 11, ktorý sa po jeho vložení uzavrie krytom 10, čím sa vytvorí sterilizačný priestor 13.

Vo vytvorenom sterilizačnom priestore 13 dôjde prostredníctvom vstupného kanálu 18 sterilizačného média pre uzáver 11 k aplikácii vopred pripravenej dávky sterilizačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12 na všetky plochy sterilizačného priestoru 13 a na všetky plochy uzáveru 11 vrátane výstupného kanálu 19 sterilizačného média pre uzáver 11.

Po nevyhnutnom čase pôsobenia sterilizačného média dôjde prostredníctvom vstupného kanálu 18 sterilizačného média pre uzáver 11 k aplikácii vopred pripravenej dávky aktivačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12 na všetky plochy sterilizačného priestoru 13 a na všetky plochy uzáveru 11, ktorá je prostredníctvom výstupného kanálu 19 sterilizačného média pre uzáver 11 odvádzaná mimo sterilizačného priestoru 13.

Zariadenie podľa technického riešenia je teraz pripravené na začatie pracovného cyklu.

Pracovný cyklus začína tým, že nosič 4 obalu 5 vykoná s obalom 5 na pozícii B 61, v ktorom je aplikovaná dávka sterilizačného média, a zároveň s prázdnym obalom 5 na pozícii A 60 vertikálny pohyb smerom nadol, rotačným pohybom presunie obal 5 z pozície B 61 na pozíciu C 62 pod otvor 21 pre obal 5 a zároveň prázdny obal 5 z pozície A 60 na pozíciu B 61 a následným vertikálnym pohybom s obalmi 5 nahor uzavrie pomocou prstencov 14 na obaloch 5 aktivačný priestor 20 a priestor sterilizačnej stanice 17. Týmto pohybom sa z pozície C 62 na pozíciu A 60 nastaví rameno 58 nosiča 4 obalu 5, do ktorého je vložený prázdny obal 5 čakajúci na presun na pozíciu B 61.

Vstupným kanálom 22 aktivačného média pre obal 5 a vstupným aktivačným kanálom 24 uzatváracej hlavice 7 sa cez aktivačnú ihlu 26, ktorá sa tlakom aktivačného média vysunie smerom dovnútra obalu 5, aplikuje do obalu 5 aktivačné médium, čím vytláča z obalu 5 sterilizačné médium - dochádza k aktivácii sterilizačného média. Vysunutie aktivačnej ihly 26 zabezpečuje lepšie prúdenie aktivačného média v priestore obalu 5. Sterilizačné médium je z obalu 5 odvádzané okolo vonkajšej steny hrdla obalu 5 cez výstupný aktivačný kanál 25 uzatváracej hlavice 7 a výstupný kanál 23 aktivačného média pre obal 5 mimo aktivačného priestoru 20. Vytláčaním sterilizačného média dochádza k vysterilizovaniu aktivačného priestoru 20. Aktivácia obalu 5 je ukončená nastavením požadovaného tlaku v aktivačnom priestore 20, ktorý sa rovná tlaku v aseptickej komore 1.

Uzatváracia hlavica 7 sa presunie zo svojej základnej polohy 50 vertikálnym pohybom nahor do polohy parkovacej 53, čím umožní pohyb plniaceho ramena 3 a nosiča 2 uzáveru 11 v aseptickej komore 1. Týmto pohybom uzatváracej hlavice 7 sa obal 5 stáva súčasťou aseptickej komory 1. Ventil 39 dotlakovania aseptickej komory 1 sa uzavrie a tlakomerom 46 aseptickej komory 1 sa sleduje tlak v aseptickej komore 1.

Ak počas sledovania tlaku v aseptickej komore 1 nedôjde k jeho poklesu, vyhodnotí zariadenie obal 5 ako vyhovujúci na ďalšie pokračovanie pracovného cyklu. Toto opisované sledovanie poklesu tlaku aseptickej komory 1 sa označuje ako primárny test tesnosti obalu 5, ale aj test tesnosti aseptickej komory 1. Po skončení testu tesnosti obalu 5 sa ventil 39 dotlakovania aseptickej komory 1 znovu otvorí. Ak je obal 5 vyhodnotený ako vyhovujúci, zariadenie pokračuje v pracovnom cykle.

Plniace rameno 3 vertikálnym pohybom nahor otvorí odsávací ventil 32, čím sa spriechodní odsávací kanál 30 až po uzatvárací ventil odsávania 40, následným rotačným pohybom sa plniace rameno 3 presunie nad obal 5. Počas tohto pohybu súčasne prebieha odsávanie zvyškov sterilizačného média, ktoré sa mohli zachytiť na plniacej ihle 27 pri sterilizácii aseptickej komory 1, alebo zvyškov produktu 44, ktoré sa mohli zachytiť na plniacej ihle 27 pri jeho plnení. Odsávanie je dosiahnuté prudkou tlakovou zmenou pri pulznom otváraní a zatváraní uzatváracieho ventilu odsávania 40 cez odsávací kanál 30 a kanál regulácie protitlaku plnenia 31. Po skončení odsávania sa uzatvárací ventil odsávania 40 uzavrie.

Vertikálnym pohybom plniaceho ramena 3 smerom nadol dôjde k dosadnutiu plniaceho ramena 3 na hrdlo obalu 5, čím dôjde k jeho utesneniu a k vytvoreniu plniaceho priestoru 36. Zároveň je priestor obalu 5 oddelený plniacim ramenom 3 od priestoru aseptickej komory 1. Vertikálnym pohybom plniaceho ramena 3 smerom nadol dôjde k uzavretiu odsávacieho ventilu 32.

Regulačný ventil protitlaku plnenia 34 sa otvorí a v prípade, že tlak v plniacom priestore 36 klesne na požadovanú hodnotu sledovanú tlakomerom 47 obalu 5, regulačný ventil protitlaku plnenia 34 sa uzavrie a obal 5 je vyhodnotený ako vyhovujúci.

Opisované sledovanie poklesu tlaku plniaceho priestoru 36 sa označuje ako sekundárny test tesnosti obalu 5, ale aj test tesnosti plniaceho priestoru 36.

Ak počas sekundárneho testu tesnosti obalu 5 nedôjde k poklesu tlaku v plniacom priestore 36, regulačný ventil protitlaku plnenia 34 sa uzavrie a zariadenie vyhodnotí obal 5 ako nevyhovujúci. Plniace rameno 3 sa vykonaním vertikálneho pohybu nahor, rotačným pohybom a následným vertikálnym pohybom nadol presunie na svoju parkovaciu polohu 51. Pracovný cyklus pokračuje ďalej v cykle pre opísaný nevyhovujúci obal.

Ak je v tomto sekundárnom teste tesnosti obal 5 vyhodnotený ako vyhovujúci, zariadenie pokračuje v pracovnom cykle a otvorením plniaceho ventilu 29 začne proces plnenia, prúdením produktu 44 do obalu 5 dochádza k vytláčaniu objemu média ochrannej atmosféry kanálom regulácie protitlaku plnenia 31 cez regulačný ventil protitlaku plnenia 34 mimo plniaceho priestoru 36. Regulačným ventilom protitlaku plnenia 34 sa nastavuje rýchlosť prúdenia vytláčaného média ochrannej atmosféry, čím sa reguluje rýchlosť plnenia produktu 44 do obalu 5. Po dosiahnutí požadovaného objemu plnenia produktu 44 sa plniaci ventil 29 uzavrie. Plniace rameno 3 sa vertikálnym pohybom nahor zdvihne nad obal 5, čím sa spojí priestor obalu 5 s aseptickým priestorom komory 1. Tlak v aseptickej komore 1, ktorý je vyšší ako tlak naplneného produktu 44 v obale 5, sa v dôsledku spojenia obalu 5 s priestorom aseptickej komory 1 vyrovná, čo spôsobí to, že pri plnení penivých nápojov dôjde k stlačeniu peny 54 produktu 44 smerom dole, a tým aj k jeho ustáleniu, aby nedošlo ku kontaktu produktu 44 so závitom obalu 5 a zároveň pôsobením vyššieho tlaku v aseptickej komore dôjde k strhnutiu prípadných zvyškov produktu 44 z tesniacej plochy 37 obalu 5 pre uzáver 11 do obalu 5.

Vertikálnym pohybom plniaceho ramena 3 smerom nahor sa súčasne otvorí odsávací ventil 32, ktorý spriechodní odsávací kanál 30. Cez odsávací kanál 30 a kanál regulácie protitlaku plnenia 31 sú odsávané zvyšky plneného produktu 44, ktoré sa pri plnení mohli zachytiť na plniacej ihle 27. Odsávanie je dosiahnuté prudkou tlakovou zmenou pri pulznom otváraní a zatváraní uzatváracieho ventilu odsávania 40 cez odsávací kanál 30 a kanál regulácie protitlaku plnenia 31. Po skončení odsávania sa uzatvárací ventil odsávania 40 uzavrie. Rotačným a následným vertikálnym pohybom nadol sa plniace rameno 3 presunie do parkovacej polohy 51.

V priebehu procesu plnenia prebieha zároveň aj proces vloženia uzáveru 11 do uzatváracej hlavice 7, ktorý začína otvorením ventilu na vyrovnanie tlaku 38, čím sa tlak v sterilizačnom priestore 13 cez kanál vyrovnania tlaku 41 vyrovná s tlakom v priestore aseptickej komory 1. Nosič 2 uzáveru 11 vertikálnym pohybom smerom nadol a rotačným pohybom prenesie uzáver 11 pod uzatváraciu hlavicu 7.

Uzatváracia hlavica 7 vertikálnym pohybom smerom nadol natlačí do korunky 45 uzatváracej hlavice 7 uzáver 11 a následným vertikálnym pohybom smerom nahor sa spolu s uzáverom 11 vráti do svojej parkovacej polohy 53. Nosič 2 uzáveru 11 sa rotačným a vertikálnym pohybom smerom nahor dostane na svoju základnú polohu 49, čím umožní uzatváracej hlavici 7 pohyb spolu s uzáverom 11 smerom k obalu 5. Nosič 2 uzáveru 11 vo svojej základnej polohe 49 oddeľuje priestor aseptickej komory 1 od sterilizačného priestoru 13 a po zdvihnutí krytu 10 aj od vonkajšieho nesterilného priestoru. Kryt 10 vertikálnym pohybom nahor umožní vloženie nového uzáveru 11 do nosiča 2 uzáveru 11.

Do nosiča 2 uzáveru 11 sa vloží uzáver 11, ktorý sa po jeho vložení uzavrie krytom 10, čím sa vytvorí sterilizačný priestor 13. Vo vytvorenom sterilizačnom priestore 13 dôjde prostredníctvom vstupného kanálu 18 sterilizačného média pre uzáver 11 k aplikácii vopred pripravenej dávky sterilizačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12 na všetky plochy sterilizačného priestoru 13 a na všetky plochy uzáveru 11 vrátane výstupného kanálu 19 sterilizačného média pre uzáver 11.

Po nevyhnutnom čase pôsobenia sterilizačného média dôjde prostredníctvom vstupného kanálu 18 sterilizačného média pre uzáver 11 k aplikácii vopred pripravenej dávky aktivačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12 na všetky plochy sterilizačného priestoru 13 a na všetky plochy uzáveru 11, ktorá je prostredníctvom výstupného kanálu 19 sterilizačného média pre uzáver 11 odvádzaná mimo sterilizačného priestoru 13.

Počas procesu vloženia a sterilizácie uzáveru 11 začína proces uzatvárania obalu 5.

Uzatváracia hlavica 7 pohybom smerom nadol uzavrie obal 5 uzáverom 11. Po uzavretí naplneného obalu uzatváracia hlavica 7 uzavrie aseptickú komoru 1. Nosič 4 obalu 5 vertikálnym pohybom smerom dole vytiahne uzavretý obal 5 z uzatváracej hlavice 7 a rotačným pohybom ho prenesie z pozície C 62 na pozíciu A 60 a následným vertikálnym pohybom smerom hore dôjde k ukončeniu celého procesu plnenia a uzatvárania obalu 5. Po tomto procese dôjde k výmene naplneného a uzavretého obalu 5 za prázdny obal 5 a spustí sa nový pracovný cyklus.

Ak je obal 5 vyhodnotený v primárnom alebo sekundárnom teste tesnosti obalu 5 ako nevyhovujúci, pracovný cyklus pokračuje v pracovnom cykle pre nevyhovujúci obal.

Otvorením ventilu na vyrovnanie tlaku 38 sa tlak v sterilizačnom priestore 13 cez kanál vyrovnania tlaku 41 vyrovná s tlakom v priestore aseptickej komory 1. Nosič 2 uzáveru 11 vertikálnym pohybom smerom nadol a rotačným pohybom prenesie uzáver 11 pod uzatváraciu hlavicu 7.

Uzatváracia hlavica 7 vertikálnym pohybom smerom nadol do korunky 45 uzatváracej hlavice 7 natlačí uzáver 11 a následným vertikálnym pohybom smerom nahor sa spolu s uzáverom 11 vráti do parkovacej polohy 53. Nosič 2 uzáveru 11 sa rotačným a vertikálnym pohybom smerom nahor dostane na svoju základnú polohu 49, čím oddelí aseptickú komoru 1 od sterilizačného priestoru 13, a tak umožní uzatváracej hlavici 7 pohyb spolu s uzáverom 11 smerom k obalu 5. Nosič 2 uzáveru 11 vo svojej základnej polohe 49 oddeľuje priestor aseptickej komory 1 od sterilizačného priestoru 13 a po zdvihnutí krytu 10 aj od vonkajšieho nesterilného priestoru. Kryt 10 vertikálnym pohybom nahor umožní vloženie nového uzáveru 11 do nosiča 2 uzáveru 11.

Do nosiča 2 uzáveru 11 sa vloží nový uzáver 11, ktorý sa po jeho vložení uzavrie krytom 10, čím sa vytvorí sterilizačný priestor 13. Vo vytvorenom sterilizačnom priestore 13 dôjde prostredníctvom vstupného kanálu 18 sterilizačného média pre uzáver 11 k aplikácii vopred pripravenej dávky sterilizačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12 na všetky plochy sterilizačného priestoru 13 a na všetky plochy uzáveru 11 vrátane výstupného kanálu 19 sterilizačného média pre uzáver 11.

Po nevyhnutnom čase pôsobenia sterilizačného média dôjde prostredníctvom vstupného kanálu 18 sterilizačného média pre uzáver 11 k aplikácii vopred pripravenej dávky aktivačného média zo zariadenia na prípravu sterilizačných a aktivačných médií 12 na všetky plochy sterilizačného priestoru 13 a na všetky plochy uzáveru 11, ktorá je prostredníctvom výstupného kanálu 19 sterilizačného média pre uzáver 11 odvádzaná mimo sterilizačného priestoru 13. Počas procesu vloženia a sterilizácie uzáveru 11 začína proces uzatvárania obalu 5.

Uzatváracia hlavica 7 pohybom smerom nadol uzavrie obal 5 uzáverom 11. Po uzavretí obalu 5 uzatváracia hlavica 7 uzavrie aseptickú komoru 1. Nosič 4 obalu 5 vertikálnym pohybom smerom dole vytiahne uzavretý obal 5 z uzatváracej hlavice 7 a rotačným pohybom ho prenesie z pozície C 62 na pozíciu A 60 a následným vertikálnym pohybom smerom hore dôjde k ukončeniu režimu uzavretia nevyhovujúceho obalu. Po tomto procese dôjde k výmene nenaplneného uzavretého obalu 5 za prázdny obal 5 a spustí sa nový pracovný cyklus.

Priemyselná využiteľnosť

Zariadenie a spôsob aseptického plnenia obalov podľa technického riešenia nájde svoje uplatnenie najmä v potravinárskom a farmaceutickom priemysle.

Zoznam vzťahových značiek

Aseptická komora

Nosič uzáveru

Plniace rameno

Nosič obalu

Obal

Sterilizačná stanica

Uzatváracia hlavica

Sterilné predkomory

Skrine

Kryt

Uzáver

Zariadenie na prípravu sterilizačných a aktivačných médií

Sterilizačný priestor

Prstenec

Vstupný kanál sterilizačného média pre obal

Výstupný kanál sterilizačného média pre obal

Priestor sterilizačnej stanice

Vstupný kanál sterilizačného média pre uzáver

Výstupný kanál sterilizačného média pre uzáver

Aktivačný priestor

Otvor pre obal

Vstupný kanál aktivačného média pre obal

Výstupný kanál aktivačného média pre obal

Vstupný aktivačný kanál uzatváracej hlavice

Výstupný aktivačný kanál uzatváracej hlavice

Aktivačná ihla

Plniaca ihla

Kanál na prívod produktu

Plniaci ventil

Odsávací kanál

Kanál regulácie protitlaku plnenia

Odsávací ventil

Ťahadlo

Regulačný ventil protitlaku plnenia

Hriadeľ plniaceho ramena

Plniaci priestor

Tesniaca plocha obalu pre uzáver

Ventil na vyrovnanie tlaku

Ventil dotlakovania aseptickej komory

Uzatvárací ventil odsávania

Kanál vyrovnania tlaku

Hriadeľ uzatváracej hlavice

Hriadeľ nosiča uzáveru

Produkt

Korunka uzatváracej hlavice

Tlakomer aseptickej komory

Tlakomer obalu

Poloha plniaceho ramena pri plnení

Základná poloha nosiča uzáveru

Základná poloha uzatváracej hlavice

Poloha plniaceho ramena pri plnení

Odovzdávacia poloha nosiča uzáveru

Parkovacia poloha uzatváracej hlavice

Pena

Sedlo uzáveru

Tesniace plochy nosiča uzáveru

Výstupné kanály nosiča uzáveru

Rameno nosiča uzáveru

Aplikačný kanál nosiča uzáveru

60 Pozícia A - pozícia na nakladanie a vykladanie obalu,

Pozícia B - pozícia na sterilizáciu obalu

Pozícia C - pozícia na aktiváciu, plnenie a uzatváranie obalu

Claims (23)

1. Zariadenie na aseptické plnenie obalov, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z aseptickej komory (1); z plniaceho ramena (3) na prívod produktu (44) do obalu (5); z uzatváracej hlavice (7) na uzatvorenie obalu (5) uzáverom (11); z nosiča (2) uzáveru (11), pričom uzáver (11) je prenášaný medzi sterilizačným priestorom (13) a uzatváracou hlavicou (7); z nosiča (4) obalu (5) na prenos obalu (5) k jednotlivým pozíciám; zo sterilizačnej stanice (6), ktorá je určená na vysterilizovanie obalu (5); zo sterilných predkomôr (8), na uloženie hriadeľa (35) plniaceho ramena (3), hriadeľa (42) uzatváracej hlavice (7) a hriadeľa (43) nosiča (2) uzáveru (11); zo skríň (9) a v nich uložených výkonných prvkov a z krytu (10), ktorý spolu s nosičom (2) uzáveru (11) sú určené na vytvorenie spoločného sterilizačného priestoru (13).

2. Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že aseptická komora (1) spolu s uzatváracou hlavicou (7) a nosičom (2) uzáveru (11) nachádzajúcich sa v ich základných polohách tvoria jeden spoločný sterilný tlakovo uzavretý priestor.

3. Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že plniace rameno (3) pozostáva z plniacej ihly (27) na prívod plneného produktu (44) do obalu (5); z kanálu (28) na prívod produktu (44), ktorým je k plniacemu ventilu (29) privádzaný produkt (44); z plniaceho ventilu (29) s ťahadlom (33) na otváranie a uzatváranie vstupu produktu (44) do obalu (5); z odsávacieho ventilu (32), s odsávacím kanálom (30) na odvádzanie zvyškov produktu (44) z vnútorného priestoru plniacej ihly (27) a spodnej časti plniaceho ventilu (29); z kanálu regulácie (31) protitlaku plnenia na odvádzanie média ochrannej atmosféry z plniaceho priestoru (36) obalu (5) a zvyškov produktu (44) z vonkajšieho priestoru plniacej ihly (29), pričom všetky tieto časti sú počas pracovného cyklu sterilné.

4. Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že uzatváracia hlavica (7) pozostáva z aktivačnej ihly (26), pričom aktivačná ihla (26) je určená na prívod aktivačného média do obalu (5); zo vstupného aktivačného kanálu (24) uzatváracej hlavice (7) na spojenie vstupného kanálu (22) aktivačného média pre obal (5) s aktivačnou ihlou (26); výstupného aktivačného kanálu (25) uzatváracej hlavice (7) na spojenie priestoru obalu (5) s výstupným kanálom (25) aktivačného média pre obal (5) a z korunky (45) uzatváracej hlavice (7), do ktorej je natlačený uzáver (11).

5. Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že nosič (2) uzáveru (11) pozostáva z ramena (58) nosiča (2) uzáveru (11); tesniacich plôch (56) nosiča (2) uzáveru (11); aplikačného kanálu (59) nosiča (2) uzáveru (11) na aplikovanie sterilizačného a aktivačného média na uzáver (11); z výstupných kanálov (57) nosiča (2) uzáveru (11) na odvádzanie sterilizačného a aktivačného média a sedla (55) uzáveru (11).

6. Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že sterilizačná stanica (6) určená pre obal (5) je umiestnená mimo priestoru aseptickej komory (1).

7. Zariadenie na aseptické plnenie obalov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že má pozíciu A (60) na nakladanie a vykladanie obalu (5), pozíciu B (61) na sterilizáciu obalu (5) a pozíciu C (62) na aktiváciu, plnenie a uzatváranie obalu (5).

8. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prázdny obal vložený do nosiča obalu je prenesený do sterilizačnej stanice, v ktorej je aplikovaná dávka sterilizačného média do obalu, následne je obal prenesený do aktivačného priestoru, kde prebieha aktivácia obalu prostredníctvom uzatváracej hlavice a nastavenie požadovaného tlaku v obale, pohybom uzatváracej hlavice do jej parkovacej polohy sa spojí vysterilizovaný obal, s priestorom aseptickej komory, následne pri pohybe plniaceho ramena nad obal prebieha proces odsávania, po dosadnutí plniaceho ramena na hrdlo obalu dôjde v plniacom priestore k vyhodnoteniu tesnosti obalu a k naplneniu obalu produktom, zdvihnutím plniaceho ramena dôjde v dôsledku zmeny tlaku k strhnutiu prípadných zvyškov produktu a k stlačeniu peny produktu, následne pri pohybe plniaceho ramena smerom od obalu znovu prebieha proces odsávania, súbežne s týmito procesmi prebieha v sterilizačnom priestore sterilizácia a aktivácia uzáveru , následne je uzatváracou hlavicou uzáver prevzatý z nosiča uzáveru a rotačným a vertikálnym pohybom uzatváracej hlavice je obal uzavretý a po uzavretí naplneného obalu uzatváracia hlavica uzavrie aseptickú komoru.

9. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prázdny obal vložený do nosiča obalu je prenesený do sterilizačnej stanice, kde je aplikovaná dávka sterilizačného média, následne je obal prenesený do aktivačného priestoru, vstupným kanálom aktivačného média pre obal a vstupným aktivačným kanálom uzatváracej hlavice sa cez aktivačnú ihlu, ktorá sa tlakom aktivačného média vysunie smerom dovnútra obalu, aplikuje do obalu aktivačné médium, čím vytláča z obalu sterilizačné médium, ktoré je z obalu odvádzané okolo vonkajšej steny hrdla obalu cez výstupný aktivačný kanál uzatváracej hlavice a výstupný kanál aktivačného média pre obal mimo aktivačného priestoru obalu a mimo priestoru aseptickej komory, čím dôjde k naplneniu celého objemu obalu aktivačným médiom a k nastaveniu požadovaného tlaku aktivačného priestoru, ktorý sa rovná tlaku v aseptickej komore, a k vysterilizovaniu aktivačného priestoru, ktorý sa pohybom uzatváracej hlavice stane súčasťou aseptickej komory.

10. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aktivácia obalu sa vykonáva plynným aktivačným médiom, ktoré zároveň slúži ako ochranná atmosféra naplneného produktu.

11. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že pulzným otváraním a zatváraním uzatváracieho ventilu odsávania pri otvorenom odsávacom ventile prebieha prudkou tlakovou zmenou cez odsávací kanál a kanál regulácie protitlaku plnenia odsávanie zvyškov sterilizačného média, ktoré sa mohli zachytiť na plniacej ihle pri sterilizácii aseptickej komory, alebo zvyškov produktu, ktoré sa mohli zachytiť na plniacej ihle pri jeho plnení.

12. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že dosadnutím plniaceho ramena na hrdlo obalu dôjde k utesneniu obalu a k vytvoreniu plniaceho priestoru, oddeleného od priestoru aseptickej komory, zároveň dôjde k uzavretiu odsávacieho ventilu, čo umožní odvádzať médium ochrannej atmosféry z obalu, následným sledovaním tlaku tlakomerom obalu v plniacom priestore a tlakomerom aseptickej komory sa pri uzavretom ventile dotlakovania aseptickej komory vyhodnotí tesnosť obalu a aseptickej komory, otvorením plniaceho ventilu začne proces plnenia a po dosiahnutí požadovaného objemu plnenia produktu sa plniaci ventil uzavrie.

13. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zdvihnutím plniaceho ramena nad obal, spojením priestoru obalu s nižším tlakom s aseptickým priestorom komory s vyšším tlakom, dôjde k strhnutiu prípadných zvyškov produktu z tesniacej plochy obalu pre uzáver do obalu a k stlačeniu peny produktu.

14. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že do nosiča uzáveru sa vloží uzáver, ktorý sa po jeho vložení uzavrie krytom, čím sa vytvorí sterilizačný priestor uzáveru, v ktorom dochádza k sterilizácii a aktivácii uzáveru a sterilizačného priestoru, následne je po vyrovnaní tlaku s tlakom v aseptickej komore uzatváracou hlavicou uzáver prevzatý z nosiča uzáveru, prenesený nad obal a pohybom uzatváracej hlavice smerom nadol je obal uzavretý.

15. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že aseptická komora, plniace rameno, skrine a v nich uložené výkonné prvky, sterilné predkomory, hriadeľ plniaceho ramena, hriadeľ uzatváracej hlavice, hriadeľ nosiča uzáveru sú pri inicializácii vysterilizované a pretlakom udržiavané v stálej sterilite až do ukončenia posledného pracovného cyklu.

16. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obal a uzáver sú vysterilizované aplikáciou sterilizačného média a následnou aplikáciou aktivačného média mimo priestoru aseptickej komory, pričom vertikálnym pohybom uzatváracej hlavice do jej parkovacej polohy a vertikálnym pohybom nosiča uzáveru smerom nadol sa stanú súčasťou sterilného priestoru aseptickej komory.

17. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že do priestoru aseptickej komory vstupujú len sterilné prvky, obaly a uzávery.

18. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sledovaním tlakových zmien v obale a v aseptickej komore zariadenie podľa technického riešenia vyhodnocuje tesnosť obalu, prstenca na obale, tesniacej plochy pre uzáver a aseptickej komory.

19. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že plniace rameno vo svojej polohe pri plnení oddeľuje aseptickú komoru od plniaceho priestoru a plnenie prebieha v plniacom priestore mimo aseptickej komory.

20. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že rýchlosť plnenia produktu do obalu je regulovaná rýchlosťou prúdenia vytláčaného aktivačného média cez regulačný ventil protitlaku plnenia.

21. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že uzatváracia hlavica po uzavretí naplneného obalu uzavrie aseptickú komoru.

22. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že uzatváracia hlavica plní funkciu aktivácie obalu, funkciu uzatvárania obalu uzáverom a funkciu uzavretia aseptickej komory.

23. Spôsob aseptického plnenia obalov podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že nosič uzáveru s krytom uzáveru vytvárajú spoločný sterilizačný priestor, v ktorom dochádza k aplikácii sterilizačného média na uzáver, ktorý je v tomto priestore pridržiavaný minimálnou styčnou plochou krytu uzáveru a sedla uzáveru na rovnomernú aplikáciu sterilizačného a aktivačného média na uzáver.