Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abfüllsystem, umfassend eine Abfüllvorrichtung und eine in die Abfüllvorrichtung eingesetzte Behälteranordnung, wobei die Behälteranordnung umfasst :

- eine schlauchartige Hauptleitung, die eine mit einem Vorratsbehälter verbundene Zuleitung und eine der

Zuleitung in linearer Verbindung nachgeordnete

Stammleitung umfasst, sowie

- eine Mehrzahl von Zielbehältern, insbesondere flexible Beutel, die über je eine schlauchartige

Verbindungsleitung mit der Stammleitung verbunden sind, und wobei die Abfüllvorrichtung umfasst:

- ein Trägergestell zur Einzellagerung der Zielbehälter,

- einen Ventilträger mit einer Mehrzahl von Ventilen, umfassend eine der Mehrzahl der Zielbehälter

entsprechende Mehrzahl von Zielbehälterventilen, mit denen jeweils ein Volumenfluss durch jeweils eine der Verbindungsleitungen steuerbar ist.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Abfüllverfahren unter Verwendung eines solchen Abfüllsystems, wobei in einem ersten Abfüllschritt durch koordinierte Steuerung der Ventile des Ventilträgers ein oder mehrere Zielbehälter mit

Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter befüllt werden und wenigstens ein im folgendem als Restmengenbehälter

bezeichneter Zielbehälter unbefüllt bleibt.

Stand der Technik

Abfüllsysteme zur Befüllung so genannter Manifolds sind beispielsweise aus der EP 152 513 8B1 bekannt. Unter einem Manifold versteht man ein Schlauchsystem, das eine Mehrzahl von Behältern miteinander verbindet. Als Behälter kommen insbesondere flexible Beutel aber auch steife oder halbsteife Behälter, wie z.B. Flaschen in Frage. Die Behälter werden über Verbindungsleitungen mit einem gemeinsamen, hier als Stammleitung bezeichneten Schlauch verbunden. Die

Stammleitung ist einerseits mit einem Zuleitungsschlauch verbunden und kann andererseits mit einem Ableitungsschlauch verbunden sein. Eine scharfe Grenzziehung zwischen

Stammleitung und Zuleitung bzw. Ableitung kann in der Praxis schwierig sein und ist im Kontext der vorliegenden

Beschreibung vor allem funktional zu verstehen. Die Zuleitung stellt im Wesentlichen die Verbindung mit einem

Vorratsbehälter z.B. einem Vorratstank zur Verfügung. Die Ableitung kann, sofern vorhanden, zum Abführen von im

Leitungssystem oder in den Zielbehältern enthaltenem Gas während des Abfüllvorgangs dienen. Die Gesamtheit aus

Zuleitung, Stammleitung und ggf. Ableitung wird hier als Hauptleitung bezeichnet. Zum Abfüllen wird das Manifold mit den angeschlossenen

Behältern in eine spezielle Abfüllvorrichtung eingesetzt. Darin werden die Behälter einzeln, insbesondere liegend oder hängend in einem Trägergestell angeordnet. Weiter weist die Abfüllvorrichtung einen Ventilträger auf, der vollständig oder teilweise in dem vorgenannten Trägergestell integriert sein kann. Der Ventilträger weist für jede Verbindungsleitung ein separat steuerbares Ventil, insbesondere ein

Schlauchklemmventil auf. Hierdurch kann die Verbindung jedes Zielbehälters mit der Stammleitung individuell hergestellt oder unterbunden werden. Üblicherweise umfasst der

Ventilträger auch ein Hauptventil, mit welchem der

Volumenstrom von der Zuleitung in die Stammleitung gesteuert werden kann und das in der Praxis als funktionale Grenze zwischen Zuleitung und Stammleitung angesehen werden kann.

Zur Befüllung werden in einem Vorflutungsschritt sämtliche Zielbehälterventile geschlossen und bei geöffnetem

Hauptventil (sofern vorhanden) wird Flüssigkeit von dem

Vorratsbehälter in die Stammleitung gepumpt, bis diese gefüllt ist, wobei in der Stammleitung befindliches Gas gegebenenfalls durch die Ableitung (sofern vorhanden)

entweichen kann. Der Begriff des Pumpens ist weit zu

verstehen und umfasst sowohl echte Pumpvorgänge als auch andere, druckdifferenzbedingte Flüssigkeitstransfervorgänge, beispielsweise unter Ausnutzung der Schwerkraft. Nach dem Vorfluten werden die Zielbehälterventile einzeln geöffnet, sodass Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter in den jeweiligen Zielbehälter strömen kann. Eine Füllmengenmessung kann dabei volumetrisch oder gravimetrisch erfolgen. Insbesondere kann die gesamte Abfüllvorrichtung inklusive Manifold auf einer elektronischen Waage positioniert sein, wobei die Änderungen der Wägewerte Aufschluss über den Füllvorgang geben kann und die entsprechenden elektronischen Signale als Steuersignale für die Ventilsteuerung genutzt werden können. Sobald ein Zielbehälter befüllt ist, wird das entsprechende

Zielbehälterventil geschlossen und der Vorgang wiederholt sich mit dem nächsten Zielbehälter. Nach Befüllung der gewünschten Anzahl von Zielbehälter werden diese

verschlossen, z.B. verschweißt und von den

Verbindungsleitungen getrennt.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, dass eine nicht unerhebliche Flüssigkeitsmenge in der Stammleitung und den Verbindungsleitungen stammleitungsseitig der

Zielbehälterventile verbleibt. Dieser Nachteil wiegt umso schwerer je teurer die Flüssigkeit ist, wobei insbesondere im biotechnologischen und medizinischen Bereich, wo Manifolds verbreitet Einsatz finden, extrem teure Flüssigkeiten

gehandhabt werden.

Aus der DE 693 11 321 Tl (Deutsche Übersetzung der

EP 0 632 775 Bl) ist eine aus starren Rohrleitungen

aufgebaute Abfüllanlage bekannt, die zum Abfüllen von

Flaschen dient, die der Anlage mittels eines

Fließbandfördersystems chargenweise zugeführt werden. Hierzu wird die abzufüllende Flüssigkeit zunächst aus einem

Vorratstank über ein Zuleitungsrohr in ein horizontales

Verteilerrohr eingefüllt, von dem eine Mehrzahl senkrecht nach unten ragender Auslassrohre, die an ihren Enden mit Spitzenventilen verschlossen sind, abgehen. Luft im

Verteilerrohr kann dabei durch ein an seinem Ende angeschlossenes Abluftrohr entweichen. Beim Vorfluten des Verteilerrohrs werden auch die Auslassrohre geflutet.

Anschließend wird das horizontale Verteilerrohr wieder entleert, indem das Abluftrohr mit einer Druckluftquelle verbunden und der Eingang des Verteilerrohres von dem

Zuleitungsrohr entkoppelt und mit einem Sammelbehälter verbunden wird. Die Flüssigkeit in den Ablassrohren verbleibt dort, was einer Vorportionierung für den nachfolgenden, eigentlichen Abfüllvorgang entspricht. Für diesen wird der Eingang des Verteilerrohres geschlossen und erneut Druckluft auf das Ende des Verteilerrohrs gegeben, wobei gleichzeitig die Spitzenventile der Auslassrohre geöffnet werden. Die in den Auslassrohren vorportionierte Flüssigkeit wird in die inzwischen unter den Spitzenventilen bereitgestellten

Flaschen ausgeblasen. Gleichzeitig wird die in dem inzwischen von dem Verteilerrohr abgekoppelten Sammelbehälter

angefallene Flüssigkeit ebenfalls mittels

Druckluftunterstützung zurück in den Vorratsbehälter

geblasen. Dieses bekannte System ist nicht zum Abfüllen geringer Volumina teurer, steriler Flüssigkeiten geeignet. Es baut wesentlich auf zunächst übermäßiger Vorflutung mit nachfolgendem „Abstreichen" des Überstandes auf. Dies

verlangt zwingend die unmittelbare Rückführung des

Überstandes in den Vorratsbehälter; ein vorheriges

Wiederaufbreiten des Überstandes (z.B. Sterilisieren) oder ein Verwerfen kommt aufgrund des großen Überstandsvolumens wirtschaftlich nicht in Frage. Eine unmittelbare Rückführung in den Vorratsbehälter führt jedoch zu einer zyklichen

Durchmischung von „alter" und „frischer" Flüssigkeit, was bei sensiblen Flüssigkeiten aus hygienischen Gründen nicht hinnehmbar ist. Ein gegenüber dem vorgenannten vereinfachtes System ist aus der DE 43 41 934 AI bekannt. Hier ist das Verteilerrohr stets gefüllt und druckbeaufschlagt; die Vorportionierung in den Auslassrohren wird über entsprechende Ventile gesteuert. Die Druckbeaufschlagung erfolgt unmittelbar über Beaufschlagung des Vorratsbehälters .

Ein ähnliches System, bei dem statt eines Verteilerrohres ein Verteilertank mit daran angeschlossenen Auslassschläuchen vorgesehen ist, ist aus der DE 196 40 664 Cl bekannt. Sowohl Vorratsbehälter als auch Verteilertank sind hier gesondert druckbeaufschlagt .

Aufgabenstellung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein

gattungsgemäßes Abfüllsystem sowie ein gattungsgemäßes

Abfüllverfahren derart weiterzubilden, dass der

Flüssigkeitsabfall wesentlich reduziert wird.

Darlegung der Erfindung

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des

Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass an einer Verzweigungsstelle im Bereich der Zuleitung eine Zweigleitung zu einer Druckgasquelle von der Zuleitung abzweigt und die Zuleitung und die Zweigleitung auf der

stammleitungsabgewandten Seite der Verzweigungsstelle eine Doppelventilanordnung mit zwei entgegengesetzt zueinander steuerbaren Schlauchklemmventilen, in deren eines die Hauptleitung und in deren anderes die Zweigleitung eingelegt ist, durchlaufen.

Die Aufgabe wird weiter in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 7 dadurch gelöst, dass in einem zweiten Abfüllschritt in der Hauptleitung verbliebene

Restflüssigkeit in den Restmengenbehälter abgefüllt wird, indem das zugeordnete Zielbehälterventil geöffnet, die

Stammleitung an ihrem der Abzweigstelle abgewandten Ende verschlossen, die Zuleitung mittels des zugeordneten

Schlauchklemmventils der Doppelventilanordnung verschlossen und die Zweigleitung mittels des zugeordneten

Schlauchklemmventils der Doppelventilanordnung geöffnet wird, sodass Druckgas von der Druckgasquelle die Restflüssigkeit in den Restmengenbehälter presst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .

Die Erfindung äußert sich zunächst in einer Modifikation sowohl des Manifolds als auch der Abfüllvorrichtung. Beide Modifikationen müssen aufeinander abgestimmt sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Abfüllsystem ist im Bereich der Zuleitung eine Verzweigungsstelle angeordnet, sodass die eigentliche Zuleitung nach wie vor mit dem Vorratsbehälter und die abzweigende Zweigleitung mit einer Druckgasquelle, z.B. einem Druckluft-Kompressor verbunden ist.

Parallel hierzu wird die Abfüllvorrichtung, bevorzugt deren Ventilträger, um eine Doppelventilanordnung erweitert, die in einer bevorzugten Ausführungsform als gemeinsame Ventileinheit ausgebildet ist. Diese Doppelventilanordnung umfasst zwei Schlauchklemmventile, in deren eines die eigentliche Zuleitung und in deren anderes die Zweigleitung eingelegt ist. Wichtig ist dabei, dass beide Einzelventile der Doppelventilanordnung vorzugsweise unabhängig zumindest jedoch gegensätzlich zueinander angesteuert werden können.

Diese aufeinander abgestimmten Modifikationen von Manifold und Abfüllvorrichtung erlauben es, die Stammleitung

alternativ in der üblichen Weise mit der eigentlichen

Zuleitung oder mit der Druckgasquelle zu koppeln. Die letztgenannte Option wird gemäß dem erfindungsgemäßen

Verfahren zum Abschluss eines Abfüllvorgangs gewählt, wenn die gewünschte Anzahl von Zielbehältern in der bekannten Weise befüllt und ein Restmengenbehälter noch unbefüllt geblieben ist. In diesem Stadium wird dann das

Zielbehälterventil des Restmengenbehälters geöffnet, die Zuleitung geschlossen und die Verbindung zur Druckgasquelle hergestellt. Daraufhin presst das Druckgas die in der

Stammleitung verbliebene Restflüssigkeit in den

Restmengenbehälter, sodass sie gesichert und in geeigneter Weise weiterverwendet werden kann.

Dabei ist es besonders günstig wenn der Restmengenbehälter mit der Stammleitung über diejenige der Verbindungsleitungen verbunden ist die am weitesten von der Abzweigstelle

beabstandet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der größtmögliche Teil der Stammleitung zwischen dem

Druckgaseinlass und dem Restmengenbehälter liegt, sodass die Maximalmenge an Restflüssigkeit in den Restmengenbehälter gepresst werden kann.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in die Zweigleitung ein gasdurchlässiger Sterilfilter integriert. Dieser stellt sicher, dass durch das Druckgas keine

Kontamination in Inneren des Schlauchsystems erfolgt. Die Sterilfilterung an dieser Stelle erlaubt auch bei sterilen Vorgängen die Verwendung einer unsterilen Druckgasquelle, beispielsweise eines herkömmlichen Druckluftkompressors.

Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung eines Sterilfilters in der Zweigleitung kann bei einer Variante der Erfindung, bei der eine Ableitung von der Hauptleitung umfasst und in linearer Verbindung der Stammleitung nachgeordnet ist, der Sterilfilter auf der stammleitungszugewandten Seite der

Abzweigungsstelle in die Ableitung integriert sein. Diese Anordnung des Sterilfilters ist besonders bevorzugt, da

Manifolds mit Ableitung ohnehin häufig über einen

Sterilfilter in der Ableitung verfügen, um zu verhindern, dass über diese eine Kontamination des Schlauchsystems und der Flüssigkeit erfolgt.

Wie aus der Stand der Technik grundsätzlich bekannt, kann auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der

Ventilträger weiter ein Hauptventil umfasst, mit dem ein Volumenstrom von der Zuleitung in die Stammleitung steuerbar ist. Allerdings kann im Rahmen der Erfindung auf ein

separates Hauptventil auch verzichtet werden, wenn das der eigentlichen Zuleitung zugeordneten Einzelventil der

Doppelventilanordnung funktional so ausgestattet ist, dass es die Aufgabe des herkömmlichen Hauptventils übernehmen kann. Insbesondere kann es günstig sein, wenn das funktionale

Hauptventil den Volumenstrom in mehreren Stufen steuern kann.

Vergleichbares gilt für ein Auslassventil. So kann, wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt der Ventilträger weiter ein Auslassventil umfassen, mit dem ein Volumenstrom zwischen der Stammleitung und der Ableitung (sofern

vorhanden) steuerbar ist. Auch hier kann das der eigentlichen Ableitung zugeordnete Einzelventil der Doppelventilanordnung grundsätzlich die Aufgabe des bekannten Auslassventils übernehmen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen .

Kurzbeschreibung der Zeichnung Es zeigt:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer ersten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abfüllsystems .

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die nachfolgende Beschreibung ist auf die bevorzugte

Ausführungsform gerichtet, bei der die Zielbehälter

einschließlich des Restmengenbehälters als flexible Beutel ausgebildet sind. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich auch auf Ausführungsformen anwendbar, bei denen ein, mehrere oder gar alle Zielbehälter als steife oder halbsteife

Behälter, z.B. als Flaschen ausgebildet sind.

Das Abfüllsystem umfasst ein Manifold 100 sowie eine

Abfüllvorrichtung 200. Weiter ist in den Figuren eine

Geräteperipherie 300 dargestellt.

Das Manifold 100 umfasst eine Hauptleitung, die aus einer Zuleitung 102, einer sich an diese anschließenden

Stammleitung 104 und einer sich wiederum an diese

anschließenden Ableitung 106 besteht. Von der Stammleitung (104) zweigen mehrere Verbindungsleitungen 108 sowie eine Restmengenbeutel-Verbindungsleitung 108' ab. Die

Unterscheidung zwischen den Verbindungsleitungen 108 und der Restmengenbeutel-Verbindungsleitung 108' erfolgt hier nur zum Zwecke der Vereinfachung der Erläuterung. Die

Verbindungsleitungen 108 verbinden die Stammleitung 104 jeweils mit einem Beutel 110; die Restmengenbeutel- Verbindungsleitung 108' verbindet die Stammleitung 104 mit einem Restmengenbeutel 110' . Die Unterscheidung zwischen den Beuteln 110 und dem Restmengenbeutel 110' erfolgt hier nur zur Vereinfachung der Erläuterung.

Die Zuleitung 102 des Manifolds 100 ist über eine Pumpe 302 mit einem Vorratsbehälter 304, z.B. einem Tank, verbunden. Die Ableitung 106 des Manifolds 100 weist bei der

dargestellten Ausführungsform einen integrierten Sterilfilter 112 auf. Das Manifold 100 ist in eine Abfüllvorrichtung eingesetzt. Diese weist ein Trägergestell 202 zur Einzellagerung der Beutel 110, 110' auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Trägergestell 202 mit einer Ventilsäule 204

gekoppelt, die eine Vielzahl von Ventilen trägt. So ist der Übergangsbereich zwischen der Zuleitung 102 und der

Stammleitung 104 in ein als Schlauchklemmventil ausgebildetes Hauptventil 206 eingelegt. Der Übergangsbereich zwischen der Stammleitung 104 und der Ableitung 106 ist in ein ebenfalls als Schlauchklemmventil ausgebildetes Auslassventil 208 eingelegt. Weiter ist jede Verbindungsleitung 108 in ein ebenfalls als Schlauchklemmventil ausgebildetes Beutelventil 210 eingelegt. Die Restmengenbeutel -Verbindungsleitung 108' ist in ein ebenfalls als Schlauchklemmventil ausgebildetes Restmengenbeutelventil 210 eingelegt.

Die gesamte Apparatur ist auf einer elektronischen Waage 212 montiert, die zur gravimetrischen Füllmengenüberwachung und zur entsprechenden Ausgabe von Steuersignalen für die

einzelnen Ventile eingerichtet ist.

Weiter ist in den Figuren eine Druckgasquelle 306, nämlich ein Druckluftkompressor dargestellt. Die spezielle Ankopplung der Druckgasquelle 306 ist wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 weist die Zuleitung 102 eine Verzweigungsstelle 114 auf, an der eine Zweigleitung 116 von der Zuleitung 102 abzweigt. Die Zweigleitung 116 ist mit der Druckgasquelle 306 verbunden. Sie durchläuft dabei ein als Schlauchklemmventil ausgebildetes erstes Einzelventil 214a einer Doppelventilanordnung 214. Vorratsbehälterseitig der Verzweigungsstelle 14 durchläuft die Zuleitung 102 ein ebenfalls als Schlauchklemmventil 214b ausgebildetes, zweites Einzelventil der Doppelventilanordnung 214.

In der Zweigleitung 116 ist ein Sterilfilter 118 angeordnet, der im Druckgas eventuell enthaltene Keime herausfiltert und das Manifold 100 vor Kontamination schützt.

Bei einem Abfüllvorgang ist das erste Einzelventil 214a der Ventilanordnung 214 geschlossen. Der Abfüllvorgang verläuft in bekannter Weise, bis die Beutel 110 gefüllt und ihre zugeordneten Beutelventile 210 geschlossen sind.

Typischerweise ist auch das Auslassventil 208 zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Um nun die in der Stammleitung 104 und teilweise auch in der Zuleitung 102 verbliebene Flüssigkeit nicht verwerfen zu müssen, werden in einem nachfolgenden Schritt das zweite Einzelventil 214b der Ventilanordnung 214 geschlossen und das Restmengenbeutel -Ventil 210' sowie das erste Einzelventil 214a der Doppelventilanordnung 214

geöffnet. In der Folge strömt Druckgas von der Druckgasquelle 216 über die Verzweigungsstelle 114 in die Zuleitung 102 und presst die in der Zuleitung 102 sowie der Stammleitung 104 verbliebene Restflüssigkeit in den Restmengenbeutel 110' . Abschließend werden das Restmengenbeutel-Ventil 210' sowie das erste Einzelventil 214a der Doppelventilanordnung 214 geschlossen und der Restmengenbeutel 110' kann, wie auch die übrigen Beutel 110 bei leerer Stammleitung 104 abgetrennt und der gewünschten Weiterbehandlung zugeführt werden. Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung

diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden

Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen

Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere können Anzahl, Form, Größe und relative Anordnung der Beutel 110, 110' innerhalb des Manifolds 100 an die Erfordernisse des jeweiligen Einzelfalls angepasst werden.

Bezugszeichenliste

10 Abfüllsystem

100 Manifold

102 Zuleitung

104 Stammleitung

106 Ableitung

108 Verbindungsleitung

108' Restmengenbeutel-Verbindungsleitung

110 Beutel

110' Restmengenbeutel

112 Sterilfilter

114 Verzweigungsstelle

116 Zweigleitung

118 Sterilfilter

200 Abfüllvorrichtung

202 Trägergestell

204 Ventilträger

206 Hauptventil

208 Auslassventil

210 Beutelventil

210' Restmengenbeute1-Venti1

212 elektronische Waage

214 Doppe1venti1anordnung

214a, Einzelventile von 214

300 Peripheriegeräte

302 Pumpe

304 Vorratsbehälter

306 Druckgasquelle