"Vorrichtung und Verfahren zur Sterilisation von Behältern"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Sterilisation von Behältern mit einer Leiteinrichtung zur Einbringung eines gas- und/oder dampfförmigen Sterilisationsmediums durch eine Behälteröffnung in das Innere eines Behälters.

Behälter, wie beispielsweise, Getränke- oder Arzneimittelflaschen oder -dosen, müssen vor ihrer Befüllung häufig sterilisiert werden, um zu verhindern, dass das darin einzufüllende Gut verdirbt. Im Zusammenwirken mit aseptischen Behandlungs- und Befüllungsanlagen kann so unter Reinraumbedingungen eine Befüllung der Behälter erfolgen, wodurch eine anschließende Sterilisation des Behälters samt Inhalt, z. B. durch Erhitzen, vermieden werden kann, was unter Umständen im Bezug auf die Qualität und/oder den Geschmack des abgefüllten Gutes wünschenswert ist.

Hierzu wird in bekannten Anlagen ein flüssiges, gas- oder dampfförmiges Sterilisationsmedium in das Innere der Behälter geleitet, wo eine Sterilisationsreaktion stattfindet. Je nach dem verwendeten Medium kann im Anschluss daran der Behälter noch z. B. mit sterilem Wasser ausgespült werden.

Möglicherweise reicht bei entsprechenden Anforderungen eine Sterilisation nur des Behälterinneren nicht aus, um das gewünschte Maß an Keimfreiheit bei der Behandlung und/oder Befüllung des Behälters zu erreichen. In diesem Fall muss in einem weiteren Behandlungsschritt auch die Außenseite des Behälters sterilisiert werden, beispielsweise durch Besprühen mit einem flüssigen, gas- oder dampfförmigen Sterilisationsmedium.

Diese Vorgehensweise ist aufwändig und demzufolge die verwendeten Maschinen kompliziert und teuer. Zudem bedeutet jeder zusätzliche Schritt im Verarbeitungs-

prozess und die damit erhöhte Komplexität der Anlagen eine Zunahme der Störanfälligkeit, Wartungsintensität und dgl..

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, Behälter möglichst einfach und trotzdem in einem für aseptisches Behandeln und Befüllen ausreichendes Maß zu sterilisieren.

Die Erfindung erreicht dies durch eine Vorrichtung zur Sterilisation von Behältern mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Auf diese Art und Weise ist eine Sterilisation des Behälterinneren und zumindest von Teilen des Behälteräußeren in einem Schritt möglich. Auf einen zweiten Sterilisationsschritt für die Außenseite kann somit verzichtet werden.

Die hierzu vorgesehene Führungseinrichtung ist in Ausgestaltung beispielsweise als die Behälteröffnung umgebende Glocke ausgebildet. Diese ist in Richtung des Behälterbodens offen und umschließt koaxial die Leiteinrichtung, die beispielsweise in Form eines Leitungsrohres ausgebildet ist. Die Leiteinrichtung führt das Sterilisationsmedium durch den Behälterinnenraum in die Nähe des Behälterbodens, von wo es in Richtung der Behälteröffnung gedrückt wird und dabei mit der Innenseite des Behälters in Berührung kommt. In der Folge tritt ein Teil des Sterilisationsmediums aus der Behälteröffnung auf der Außenseite der Leiteinrichtung aus und wird dann von der Führungseinrichtung umgelenkt, so dass das Sterilisationsmedium in der Folge auch mit der Außenwandung der Flasche in Berührung kommt.

Dazu kann die Glocke auf den verwendeten Behältertyp abgestimmt sein, indem sie eine Form aufweist, die der Behälteraußenkontur mit einem gewissen konstanten oder ansteigenden Abstand folgt. Dabei kann es je nach Anwendung ausreichend sein, wenn nur der obere Bereich insbesondere die Behälteröffnung und Teile des Behälterhalses sterilisiert werden, da der restliche Teil der Flasche nicht mit dem Behälterinhalt in Berührung kommt.

Alternativ kann die Führungseinrichtung auch als längsgestreckter Tunnel ausgebildet sein. Auch hier ist der Tunnel in Richtung des Behälterbodens offen ausgebildet und die Flaschen werden mitsamt der eingeführten Leiteinrichtung durch den Tunnel bewegt. Die Sterilisation verläuft ansonsten wie im vorangegangen beschrieben, wobei das aus der Behälteröffnung austretende Sterilisationsmedium durch die Tunnelwände an den Außenbereich des Behälters geleitet wird.

In einem kontinuierlichen Behandlungs- und/oder Befüllungsprozess werden beispielsweise in einer Rotationsmaschine die Behälter auf einer Seite aufgenommen und umlaufend sterilisiert. Dazu wird die Leiteinrichtung durch die Behälteröffnung in das Innere des Behälters eingeführt, bis sie sich, wie beschrieben, mit ihrer öffnung in der Nähe des Behälterbodens befindet. Während dessen oder nach erfolgter Positionierung der Leiteinrichtung, wird durch diese das Sterilisationsmedium ins Innere des Behälters geleitet, so dass die Sterilisationsreaktion beginnen kann. Nach erfolgter Sterilisation wird die Leiteinrichtung, in Ausgestaltung mitsamt der Führungseinrichtung, aus der Behälteröffnung zurückgezogen, so dass der Behälter frei wird und die Sterilisationsvorrichtung verlassen kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Sterilisationsmedium dampfförmiges H ₂ O ₂ verwendet. Es wird in dampfförmigem Zustand ins Innere des Behälters eingeleitet und bildet beim Kontakt mit den relativ kühleren Behälterflächen einen Kondensationsfilm im Inneren des Behälters und auf den Bereichen der Außenwandung des Behälters an die es durch die Führungseinrichtung ebenfalls gelenkt worden ist. Im Anschluss an das Aufbringen des Kondensationsfilms wird das H ₂ O ₂ beispielsweise in einer Aktivierungseinrichtung durch Zuführung einer bestimmten Wärmemenge T, beispielsweise durch Benutzung von heißer Luft und/oder Dampf, aktiviert. Nach der Aktivierung findet eine Zerfallsreaktion des H ₂ O ₂ statt, in deren Verlauf unterschiedliche freie Radikale entstehen, die ihrerseits mit den vorhandenen Keimen und/ oder Verunreinigungen auf den Flächen reagieren und so die Sterilisation bewirken. Am Ende der Zerfallsreaktion stehen im Wesentlichen Wasser sowie einige Zerfallsreste.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Haupt-, Neben- und Unteransprüchen, die zum Gegenstand der Beschreibung gemacht werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausgestaltung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung in Figur 1 sowie in

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung.

Eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Sterilisation von Behältern ist in Fig. 1 und 2 näher dargestellt.

Sie weist ein Rohr 2 auf, durch das dampfförmiges H ₂ O ₂ in das Innere eines nicht näher dargestellten Behälters, z. B. einer Getränkeflasche oder Dose, eingeleitet wird.

Außerdem weist die Vorrichtung 1 eine Glocke 3 auf, die das Rohr 2 koaxial umgibt.

Zur Sterilisation der in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Behälter werden diese in einer Linear- oder Rotationsmaschine bearbeitet. Dazu wird das Rohr 2 während des Durchlaufens der Maschine von oben durch die Behälteröffnung in den Behälter eingeführt, wobei die Länge des Rohres 2 so bemessen ist, dass es bei maximaler Eintauchtiefe im Bereich des Behälterbodens liegt. Je nach Ausgestaltung wird bereits während des

Einführens, oder aber nachdem das Rohr 2 in seiner unteren Position angelangt ist, dampfförmiges H ₂ O ₂ durch das Rohr 2 in das Innere des Behälters eingeleitet.

Es steigt durch das Innere des Behälters auf und tritt aus der Behälteröffnung aus, wobei es das Rohr 2 vollständig umschließt oder umhüllt. Dabei bildet das H ₂ O ₂ aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem dampfförmigen H ₂ O ₂ und der Behälterwand einen Kondensationsfilm. Das aus der Behälteröffnung austretende H ₂ O ₂ wird durch die spezielle Form der Innenseite der Glocke 3 umgeleitet, so dass es nicht einfach in die Umgebung entweicht, sondern an der Außenwandung des Behälters im Bereich der Behälteröffnung und des Behälterhalses entlang geführt wird. Auch hier bildet das H ₂ O ₂ einen Kondensationsfilm.

Durch die Ausgestaltung der Glocke 3 kann bestimmt werden, wieweit in Richtung Behälterboden der gebildete Kondensationsfilm reichen soll. Unterstützt werden kann die Bildung des Filmes durch eine Anpassung der Form der Glocke 3 an die Außenkontur des zu sterilisierenden Behälters, indem die Glocke 3 beispielsweise so gestaltet wird, dass sie der Außenkontur des Behälters immer mit einem konstanten oder ansteigenden Abstand folgt.

Dabei wurde bei Versuchen gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn das H ₂ O ₂ zumindest den Mündungsbereich, besser noch den Halsring- oder sogar den gesamten Halsbereich des Behälters mit einem Kondensationsfilm überzieht.

Nachdem eine ausreichende Menge von dampfförmigem H ₂ O ₂ ins Innere des Behälters eingeleitet worden ist, wird die Zufuhr des Mediums gestoppt.

Bei der Verwendung von H ₂ O ₂ als Sterilisationsmedium wird dieses im Anschluss durch Zufuhr einer bestimmten Wärmemenge aktiviert. Hierzu wird heiße Luft oder heißer Dampf in das Innere oder an das äußere des Behälters geblasen oder die entsprechende Wärmemenge auf eine andere bekannte Art und Weise zugeführt. Beispielsweise kann die heiße Luft oder der heiße Dampf durch das Rohr 2 zugeführt werden, wodurch die Glocke 3 auch dazu dient, diese Medien an die gewünschten Stellen zu leiten.

Durch die zugeführte Wärmemenge kommt eine Zerfallsreaktion in Gang, bei der das H ₂ O ₂ unter zwischenzeitlicher Bildung von freien Radikalen zerfällt. Diese freien Radikale reagieren u.a. mit Keimen und sonstigen Verunreinigungen und sterilisieren auf diese Weise die behandelten Flächen. Am Ende der Reaktion bleibt Wasser mit einigen Zerfallsprodukten übrig. Sofern nötig, kann der Behälter ausgespült und/oder getrocknet oder unmittelbar zur weiteren Behandlung oder Befüllung gebracht werden.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Die dargestellte erfindungsgemäße Sterilisationseinrichtung 10 weist wiederum ein Rohr 12 zur Einbringung eines dampfförmigen Sterilisationsmittels, wie H ₂ O ₂ , ins Innere einer zu sterilisierenden Flasche 11 auf. Die öffnung des Behälters 11 sowie der obere Halsbereich wird von einem Führungstunnel 13 umgeben, der das aus der Behälteröffnung austretende Sterilisationsmedium umlenkt und es an die Außenwandung der Flasche 11 lenkt. Die Flasche 11 wird von einem Transporthalter 14 durch den feststehenden Führungstunnel 13 bewegt, wobei das Rohr 12 mit der Flasche synchron geführt wird. Hierzu wird nach dem Einlaufen der Flasche 11 in die Sterilisationseinrichtung 10 das Rohr 12 von oben in die Flaschenöffnung eingeführt, bis die öffnung des Rohres 12 im Bodenbereich der Flasche 11 liegt. Nach Abschluss der Sterilisation wird das Rohr 12 aus der Behälteröffnung zurückgezogen. Die in der Fig. 3 in einem Querschnitt dargestellte Sterilisationseinrichtung 10 kann in Linear- oder Rotationsbauweise ausgebildet sein, d.h. die zu behandelnden Flaschen können auf einer geraden oder einer Kreisbahn bewegt werden.

Auch bei der dargestellten Anlagenbauweise wird bei der Verwendung von H ₂ O ₂ der sich durch Kondensation des dampfförmigen Mediums ergebende Kondensationsfilm durch Zufuhr einer Wärmemenge aktiviert, so dass, wie bereits beschrieben, eine sterilisierende Zerfallsreaktion in Gang kommt. In der dargestellten Ausgestaltung geschieht dies durch das Besprühen der Behälteraußenseite mit heißem Dampf, der durch die dargestellten Düsen 15 austritt und aus einem nicht näher dargestellten Dampfreservoir durch die Rohrleitungen 16 in die Maschine eingeleitet wird. Zweckmäßigerweise geschieht

die Aktivierung nach Abschluss des Einbringens des Sterilisationsmediums, nachdem sich der Kondensationsfilm in ausreichender Stärke bilden konnte.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in vielfältiger Hinsicht abgewandelt werden, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So sind insbesondere die genauen Formen der Führungseinrichtungen variabel und auf den Behältertyp und das notwendige Maß an Sterilität anpassbar. Auch die verwendeten Materialien und Sterilisationsmedien können je nach Einsatzzweck abgewandelt werden.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zur Sterilisation von Behältern

2 Rohr

3 Glocke

10 Sterilisationseinrichtung

11 Behälter

12 Rohr

13 Führungstunnel

14 Transporthalter

15 Düsen

16 Rohrleitung