Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen und Befüllen von Behältern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen und Befüllen von Behältern, bei dem zumindest ein Schlauch plastifizierten Kunststoff- materials in eine geöffnete Form hinein extrudiert wird, der Schlauch an. seinem vorauseilenden Ende beim Schließen der Form zur Bildung des Be- hälterbodens verschweißt wird, der Schlauch oberhalb der Form zur Bil- dung einer Füllöffnung mittels eines Trennelementes durchtrennt wird und die Form mit dem die offene Füllöffnung aufweisenden Schlauch in eine Füllposition bewegt wird, in welcher der Behälter, nachdem dieser durch Erzeugen eines am Schlauch wirksamen und diesen aufweitenden Druck- gradienten in der Form ausgebildet worden ist, befüllt und anschließend verschlossen wird, wobei die Füllöffnung des Schlauches zumindest von ihrer Bildung bis zum Befüllen des zugehörigen Behälters unter einem Ste- rilraum durch eine sterile Barriere abgedeckt wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung für die Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Im einschlägigen Stand der Technik ist unter der Markenangabe bottelpacks ein Herstellverfahren nebst Herstelivorrichtung bekannt, die ein automat- siertes Formen (Blasen oder Vakuumformen), Füllen und Verschließen von Behältnissen auf wirtschaftliche Art und Weise ermöglichen. Wenn hoch- sensible Erzeugnisse in die genannten Behältnisse eingefüllt werden sollen,

beispielsweise Pharmazeutika, bei denen die internationalen Standards für die aseptische Verpackung zu erfüllen sind, befindet sich die Form, wenn sie in die Füllposition verbracht ist, unter einem sog. Abfüll-Sterilraum (ASR), in welchem sterile Luft über die offene Füllöffnung der Behälter strömt und einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Keimen bil- det, bis nach Beendigen des Füllvorganges bewegliche Kopfbacken der Form geschlossen werden, um durch einen kombinierten Vakuum- Schweißvorgang den gewünschten Kopfverschluß des Behälters auszubil- den. Dahingehende Abfüll-Sterilräume und ihre Einrichtungen zum sterilen Befüllen von Behältnissen sind im Stand der Technik bekannt, beispielswei- se in Form der DE 196 48 087 AI oder der US 6, 098, 676.

Während die Füllöffnung durch den Abfüll-Sterilraum in der Füllposition wirksam geschützt ist, ist die offene Füllöffnung während der Verschiebe- bewegung der Form von der Extrusionsposition, in der der gebildete Schlauch unter der Extruderdüse durchtrennt und die Füllöffnung gebildet wird, bis zum Erreichen der Füllposition nicht vollständig geschützt, selbst wenn das Verfahren in einem Reinraum durchgeführt wird. Mit anderen Worten gesagt, bildet der die Füllöffnung aufweisende Schlauch während der Bewegung der Form in die Füllposition ein an der Oberseite offenes Behältnis. Um die Sterilitätssicherheit zu erhöhen, ist in der DE 100 63 282 A1 als gattungsgemäßem Stand der Technik bereits ein Verfah- ren und eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, die dafür Sorge tragen, dass die Füllöffnung des Schlauches während der Bewegung der Form in die Füllposition durch eine sterile Barriere abgedeckt wird. Die bekannte sterile Barriere ist durch eine zusammen mit dem den Schlauch. durchtren- nenden Trennelement bewegliche, beheizbare Platte gebildet, die auf eine keimabtötende Temperatur, vorzugsweise von mehr als 120°C, erhitzt wird. Die bewegbare sterile Barriere ist dabei in solcher Lageanordnung

und mit solchen Abmessungen versehen, dass sie sich bei der Arbeitspositi- on des Trennelementes oberhalb der in die Füllposition führenden Bewe- gungsbahn der Form befindet und die Füllöffnung überdeckt, und zwar so lange, bis diese den Abfüll-Sterilraum erreicht hat.

Mit dieser bekannten Lösung ist nicht nur die Gefahr vermieden, dass nach dem Durchtrennen des Schlauches Fremdkörper in die offene Füllöffnung fallen könnten, bevor die Form den Abfüll-Sterilraum erreicht hat, sondern die sterile Barriere verhindert während dieses Verfahrensabschnittes auch den Zutritt von Keimen zur Füllöffnung, so dass insoweit bereits sehr weit- gehend die gewünschte Keimfreiheit erreicht ist.

Ausgehend von diesem nächstkommenden Stand der Technik liegt der Er- findung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Lösung im Hinblick auf die Verbesserung der Keimfreiheit im Bereich der Füllöffnung eines Behälters noch weiter zu optimieren, um auch hochsensible Erzeugnisse für den nie- dizinisch/pharmazeutischen Anwendungsbereich steril/keimfrei in die Be- hälter verbringen zu können. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit sowie ei- ne Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 9.

Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie zugehörige Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 9 mittels der sterilen Barriere mindestens ein steriles Medium mittels einer Mediumfördereinrichtung in Richtung der Füllöffnung des Behälters gebracht wird, wird unmittelbar nach Durchtren- nen des Schlauches mittels des Trennelementes (Messerschneide) die Sterili- tät (hohe Keimfreiheit) dadurch gewährleistet, dass das sterile Medium zu- mindest die Füllöffnung überstreicht und dergestalt Keime jedweder Art von

der Füllöffnung abdrängt bzw. erst gar nicht den dahingehenden Zutritt in Richtung der Füllöffnung ermöglicht.

Vorzugsweise kommen als sterile Medien sterile Luft und/oder Stickstoff und/oder weitere Medien, wie andere inerte Gase, Wasserstoffperoxyd etc. in Frage, die von der Medienfördereinrichtung zu der Füllöffnung gebracht werden. Dabei kann die Medienfördereinrichtung mit einem vorgebbaren Überdruck das jeweilige sterile Medium in Richtung der Füllöffnung ver- bringen und/oder eine Absaugeinrichtung als Teil der Medienfördereinrich- tung unterstützt die dahingehende Förderrichtung mit Unterdruck, wobei die Absaugeinrichtung dann auch überschüssiges, steriles Medium, von der Stelle der Füllöffnung nach außen hin aus der Formvorrichtung abtranspor- tiert, vorzugsweise jedoch nicht lebende (non viable) Partikel absaugt. Zum Sterilisieren der sterilen Barriere nebst den Zuführleitungen der Medienför- dereinrichtung dienen sterile Mittel wie Dampf oder Wasserstoffperoxid.

Die Sterilisierung der Barriere findet vorzugsweise vor der jeweiligen Inbe- triebnahme statt, kann aber in zeitlich diskreten Abständen während der Produktionspausen veranlaßt werden. Auch kann das sterile Medium, vor- zugsweise in Form eines inerten Gases zum Befüllen des Behältnisses ein- gesetzt werden, beispielsweise wenn dessen Produktinhalt sauerstoffemp- findlich ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung bewegt sich die sterile Barriere als plattenförmiges Abdeckelement ausgebildet mit einer Zu-und einer Abfuhr für das jeweilige sterile Medium zusammen mit dem Trennelement zum Durchtrennen der Kunststoffschläuche oder es erfolgt eine synchrone Bewegung mit Teilen der Herstellform.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung anhand zweier Ausführungsbeispiele nach der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Fig. 1a, b, c eine perspektivische Ansicht auf die wesentlichen Teile des ersten Ausführungsbeispiels einer Herstellvorrich- tung ; Fig. 2a, b, c eine perspektivische Ansicht auf die wesentlichen Teile des zweiten Ausführungsbeispiels einer geänderten Herstellvorrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Teile einer Vorrichtung zum Herstellen von Kunst- stoffbehältern im Blasformverfahren, wobei mittels einer Extrudereinrich- tung 10 ein Schlauch 12 aus aufgeschmolzenem Kunststoffmaterial zwi- schen die beiden Formhälften 14 einer Form 16 extrudiert wird, die in der Fig. 1 a im geöffneten Zustand und in den Fig. 1b und 1c im geschlossenen Zustand dargestellt ist. Nach dem Extrudieren des Schlauches 12 in die ge- öffnete Form 16 wird der Schlauch 12 zwischen dem Düsenaustritt der Ex- trudereinrichtung 10 und der Oberseite der Form 16 mit Messer 28 durch- trennt. Die Fig. 1 b, 1 c zeigen die Form 16 in geschlossenem Zustand, wobei die für den Hauptteil des aus dem Schlauch 12 zu bildenden Behälters formgebenden Teile, nämlich die Formhälften 14, so zusammengefahren sind, dass bodenseitige Schweißkanten am unteren Ende des Schlauches 12 einen Schweißvorgang ausführen, um den Schlauch 12 entlang einer bo- denseitigen Schweißnaht (nicht dargestellt) zu verschließen.

Die Fig. 1 c zeigt die Form 16 in einer Füllposition, in die die Form gegen- über der in Fig. la, b gezeigten, auf die Extrudereinrichtung 10 ausgerichte- ten Position seitwärts verschoben ist. In dieser Füllposition wird der Behäl- ter (nicht dargestellt), der zuvor ausgebildet wurde, indem mittels eines nicht gezeigten Blasdornes Blasluft durch die offene Füllöffnung 18 einge- blasen worden ist, über die Füllöffnung 18 mit dem jeweiligen Füllgut be- füllt. Die Fig. 1c zeigt dabei das Ende des zu diesem Zweck in die jeweilige Füllöffnung 18 einzuführenden Fülldornes 20. Die senkrechte Auf-und Ab- bewegung der Fülldorne 20 in der Fig. 1c ist mit einem Doppelpfeil 22 wie- dergegeben, ebenso die seitliche Hin-und Herbewegung der Form 16 mit einem Doppelpfeil 24 und die mögliche Öffnungs-und Schließbewegung der beiden Formbacken 14 der Form 16 mit einem Doppelpfeil 26. Anstelle der Fülldorne 20 und eines zuvor eingeführten Blasdornes (nicht dargestellt) kann das Ausformen und Befüllen des Behälters auch mittels eines kombi- nierten Blas-Fülldornes erfolgen. Die gezeigte Form 16 ist nicht auf die Her- stellung eines oder zweier Behälter eingeschränkt, sondern wird üblicher- weise eine Vielzahl von in Reihe nebeneinander angeordneter Behälter her- stellen, wobei der einfacheren Darstellung wegen der Herstellvorgang an nur einem Behälter erläutert ist.

In der in Fig. 1c gezeigten Füllposition befindet sich die Form unterhalb eines sog. Abfüll-Sterilraumes (ASR), der in den Figuren nicht näher darge- stellt ist und als aseptische Abschirmung der Füllöffnung 18 wirkt, die durch den vorausgehenden Trennvorgang am Schlauch 12 gebildet worden ist.

Nach dem Befüllen des Behälters wird der Fülldorn nach oben weggefahren und die noch geöffneten beweglichen oberen Schweiß-oder Kopfbacken (nicht dargestellt) der Form 16 werden zusammengefahren, um die Form- gebung am Behälterhals zu bewirken und/oder diesen gleichzeitig durch Verschweißen zu verschließen. Die dahingehenden Herstellschritte sind

insoweit üblich und Gegenstand des bereits erwähnten bottelpack@-Sy- stems.

Die Fig. la zeigt den Betriebszustand vor dem Durchtrennen des jeweils extrudierten Schlauches 12, wobei eine als Trennelement 28 dienende be- heizbare Schneide mit einem vorgebbaren Abstand und mithin auch ab- standsfrei an der Vorderseite eines plattenartigen Abdeckelementes 30 an- geordnet ist, das als sterile Barriere dient, und das Trennelement 28 nebst Abdeckelement 30 werden in den mit Doppelpfeil 32 angegebenen Rich- tungen hin-und hergehend bewegt, und zwar aus einer Grundposition nach der Fig. la in eine Arbeitsposition nach der Fig. 1b und umgekehrt.

Mittels der sterilen Barriere in Form des plattenförmigen Abdeckelementes 30 läßt sich ein steriles Medium 34 in Richtung der Füllöffnung 18 mittels einer als Ganzes mit 36 bezeichneten Medienfördereinrichtung transportie- ren. Als sterile Medien 34 kommt dabei sterile Luft und/oder Stickstoff und/oder weitere Medien, wie sonstige inerte Gase, Wasserstoffperoxyd etc. in Frage, die von der Medienfördereinrichtung 36 zu der jeweiligen Füllöff- nung 18 gebracht werden. Für den Transport des jeweiligen sterilen Medi- ums 34 weist das plattenförmige Abdeckelement 30 in Richtung der Füll- öffnung 18 Medien-Austrittsstellen 38 als Teil der Medienfördereinrichtung 36 auf, die in der Platte 30 eine Art Perforation ausbilden und die Zufuhr des jeweiligen Mediums über Eintrittsstellen 40 in Richtung der Füllöffnung 18 erlauben, indem das dahingehende sterile Medium 34 in Richtung der Füllöffnung 18 geblasen wird. Die dahingehenden Eintrittsstellen 40, die ebenfalls Bestandteil der Medienfördereinrichtung sind, sind im rückwärti- gen Bereich des Abdeckelementes 30 vorhanden, und zwar auf der gegen- überliegenden Seite von der schmalen Stirnseite des Abdeckelementes 30 mit dem Trennelement oder Messer 28. Der Medientransport des sterilen

Mediums 34, insbesondere in Form der sterilen Luft zu der Abdeckplatte 30 und durch die Medienaustrittsstellen 38 hindurch in Richtung der Füllöff- nung 18 erfolgt mittels Überdruck.

Um vor der eigentlichen Produktion mit der Vorrichtung die Barriere zu sterilisieren, ist vorgesehen Dampf oder sonstwie geeignete Mittel wie Was- serstoffperoxyd durch die Barriere mit ihren Öffnungen nebst den Zuführlei- tungen zu führen. Anschließend kann dann für die eigentliche Produktion das sterile Medium über die sterile Barriere zu den Einfüllöffnungen zuge- führt werden. Wird für den Einsatz der sterilen Barriere als steriles Medium ein Inertgas beispielsweise Stickstoffgas eingesetzt, kann dieses auch dazu benutzt werden, das Behältnis mit dem Inertgas gefüllt zu halten, was bei- spielsweise dann Sinn macht, wenn das eigentlich in das Behältnis einzufül- lende Produkt sauerstoffempfindlich sein sollte.

Der eigentliche Schutz für die Füllöffnung 18 findet dann statt, wenn gemäß der Darstellung nach der Fig. 1b der Schlauch 12 über das Trennelement 28 durchtrennt ist, mithin sich also das Abdeckelement 30 in seiner vordersten Verschiebeposition befindet und dergestalt auch die Trennstelle zwischen den beiden Formhälften 14 zumindest im Bereich der Füllöffnung 18 mit abdeckt. Dergestalt wird dann bei betätigter Medienfördereinrichtung 36 das sterile Medium in Längsrichtung der Behälterlängsachse in Richtung der Füllöffnung 18 in diese mit Überdruck geblasen. Sofern in dem Abdeck- element 30 entsprechende Abfuhrstellen sind, gibt es auch die Möglichkeit, das Behälterinnere und mithin die Füllöffnung 18 zu spülen, indem das ste- rile Medium 34 eingeblasen und gleich darauf über weitere Teile der Medi- enfördereinrichtung 36 abgesaugt wird. Gerade bei der Zuführung an steri- lem Medium kann diese aber völlig unabhängig von der Absaugleistung der dahingehenden Teile der Medienfördereinrichtung 36 von statten gehen.

Die Medienfördereinrichtung 36 kann eine als Ganzes mit 42 bezeichnete Absaugeinrichtung aufweisen, vorzugsweise in der Art einer Vakuumein- richtung, die mit einem vorgebbaren Unterdruck über zentrale Absaugstel- len 44 in Pfeilrichtung den Abtransport des jeweiligen sterilen Mediums 34 von der Füllöffnung 18 weg vornimmt. Die dahingehende Absaugeinrichtung als Teil der Medienfördereinrichtung 36 wird hauptsäch- lich dazu benutzt, die beim Schlauchabschnitt entstehenden, nicht leben- den (non viable) Partikel abzusaugen. Dabei kann auch überströmendes, steriles Medium mit abgesaugt und aus der Vorrichtung gebracht werden.

Vorzugsweise besteht dabei ein Gleichgewicht zwischen der Menge an Medium, das durch Überdruck aus der Perforation ausströmt und der Men- ge an Medium, die von der Absaugeinrichtung 42 abgesaugt wird.

Die Abfuhrmöglichkeit über die zentralen Absaugstellen 44 ist in den Figu- ren mit Pfeilen entsprechend wiedergegeben, und des weiteren umgibt die Absaug-oder Vakuumeinrichtung 42 das plattenförmige Abdeckelement 30 rahmenartig in Form rechteckförmig zueinander angeordneter Rahmenteile 46, die aber im übrigen den Ein-und Austritt der sterilen Barriere in Form des Abdeckelementes 30 freilassen.

Um eine besonders gute keimabtötende Wirkung zu erreichen, wird das sterile Medium mit einer solchen Temperatur zugeführt, die den Sterilitäts- bedingungen genügt, beispielsweise indem das Medium 34 eine Tempera- tur von mehr als 120°C, vorzugsweise eine solche Temperatur im Bereich von 150°C bis 200°C aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann auch die sterile Barriere und mithin das Abdeckelement 30, das vorzugsweise aus Edelstahimaterialien aufgebaut ist, auf den genannten Temperaturbereich aufgeheizt sein. Sofern die Absaugeinrichtung 42 über das genügende Lei-

aufgeheizt sein. Sofern die Absaugeinrichtung 42 über das genügende Lei- stungspotential verfügt, muß das Medium 34 nicht über eine Pump-oder Gebläseeinrichtung zugeführt werden, sondern es reicht gegebenenfalls die Absaugleistung, um die Medienführung zu gewährleisten und mithin das Beströmen der jeweiligen Füllöffnung 18.

Ist gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 b unter Bildung der Füllöffnung der Schlauchabschnitt über das Trennelement 28 durchtrennt, kommt die ge- schlossen Form 16 zu der Füllstation gemäß der Darstellung nach der Fig.

1c, wobei hier die sterile Sicherheit, wie bereits dargelegt, über den Abfüll- Sterilraum (ASR) sichergestellt ist. Nach Zurückbringen der Form in den Ausgangszustand nach der Fig. la kann dann wiederum ein Schlauchab- schnitt zur Behälterbildung in die formgebenden Teile der Formhälften 14 hinein extrudiert werden.

Die Ausführungsform nach den Fig. 2a, b, c ähnelt weitgehend der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1a, b, c und wird nur noch insofern erläutert, als sie sich wesentlich von dem vorangehenden Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 unterscheidet. Bei der modifizierten Lösung ist die sterile Barriere in Form des Abdeckelementes 30 von dem Trennelement 28 räumlich ge- trennt und kann unabhängig von diesem bewegt werden. Vorzugsweise ist dabei das Abdeckelement 30 mindestens einer der Formhälften zugeordnet und, wie die Darstellung nach der Fig. 2b zeigt, lassen sich die beiden Formhälften 14 unter die sterile Barriere verfahren, wobei hierbei eine Syn- chronbewegung zwischen Abdeckelement 30 und den Formhälften 14 von- statten gehen kann. Bei einer dahingehenden Zuordnung wird dann beim Verschieben der Form 16 zur Füllstation gemäß der Darstellung nach der Fig. 2c die sterile Barriere in Form des Abdeckelementes 30 sinnfällig mit verfahren. Es besteht aber auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 2a,

b, c die Möglichkeit den folgenden Verfahrensablauf zu realisieren, nämlich dass die Form zu dem Trennelement 28 (Messer) fährt, das dabei schneidet und synchron dazu fährt die Platte als sterile Barriere zu (identisch zu der Darstellung nach der Fig. 1). Anschließend fährt die Form mit dem platten- artigen Abdeckelement 30 in die Füllposition. Dort angekommen fährt die Platte nach hinten, damit der Blas-und Fülldorn in die Öffnung 18 einfah- ren kann. Nach Verschließen des Behälters längs seiner Kopfseite fährt dann die geöffnete Form zusammen mit der Platte als sterile Barriere wieder zu- rück in die Ausgangs-bzw. in die Schlauchposition.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist darüber hinaus in vertikaler An- ordnung das Trennelement 28 in derselben Höhe, vorzugsweise jedoch unterhalb des Abdeckelementes 30 angeordnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise für die gleichzeitige Herstellung mehrerer Behälter, vorzugsweise in Form kleinvolumiger Behäl- ter in Ampullenform, wobei die Ausbildung der Behälter durch Blasformen oder insbesondere bei sehr kleinvolumigen Behältern auch durch Vakuum- formen durchgeführt werden kann.