DE602004011948T2

DE602004011948T2 - Vorrichtung und verfahren zur sterilisation

Info

Publication number: DE602004011948T2
Application number: DE602004011948T
Authority: DE
Inventors: Lars Ake NÄSLUND; Paul Woodbury ANDERSON; Göran HERMODSSON; Arun Minneapolis DEIVASIGAMANI; Lars Martensson
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: SE0302024D0; RU2309096C2; UA81048C2; EP1654161A1; EP1654161B1; DE602004011948D1; NO20060613L; BRPI0410864B1; KR20060037330A; BRPI0410864A; WO2005002973A1; ES2298781T3; MXPA06000221A; RU2006103626A; CN1819949A; JP2007521191A; JP2010137922A; KR101025095B1; NO332407B1; JP4551397B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sterilisieren wenigstens teilweise geformter Verpackungen in einer Verpackungsmaschine.
Technischer Hintergrund
In der Nahrungsmittelverpackungsindustrie werden seit langem aus Verpackungsmaterialrohlingen gebildete Verpackungen verwendet, wobei sich das Material aus verschiedenen Schichten aus Papier oder Pappe, Flüssigkeitsbarrieren aus beispielsweise Polymeren und Gassperren aus beispielsweise dünnen Aluminiumfolien zusammensetzt. Die Rohlinge werden aus einer Materialbahn vorgeformt, die mit einem Muster aus Faltlinien versehen ist, das das Formen und Falten der Verpackungen erleichtert. Die Bahn wird in Stücke geschnitten, wobei jedes Stück die Größe und Form hat, um eine Verpackung zu ergeben. Nach dem Schneiden wird jedes Stück in einen flachen schlauchförmigen Rohling entlang seiner sich gegenseitig überlappenden Längskanten gefaltet. Anschließend werden die Längskanten durch jedwede geeignete herkömmliche Versiegelungstechnologie, wie beispielsweise Heißsiegelung, versiegelt. Das Ergebnis ist ein flacher, schlauchförmiger Rohling. Das Bilden eines Rohlings aus einer Bahn ist per se gut bekannt und wird nicht näher beschrieben.
In der Verpackungsmaschine wird der Rohling angehoben, um einen Schlauch zu bilden, der üblicherweise einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat, abhängig von der Art der Verpackung. Anschließend kann ein Ende des Schlauchs quer versiegelt werden und einen Boden (oder Deckel) der Verpackung bilden, und die Verpackung ist bereit zum Befüllen mit einem Produkt, beispielsweise Nahrungsmittelprodukte wie zum Beispiel Getränke.
Teilweise geformte Verpackungen, die an einem Ende offen und versiegelt sind, um einen Boden oder Deckel am anderen Ende zu bilden, werden üblicherweise als füllfertige Verpackungen (RTF-Verpackungen) bezeichnet.
Um die Haltbarkeit verpackter Produkte zu verlängern, ist es vorbekannt, die RTF-Verpackungen vor dem Füllvorgang zu sterilisieren. Abhängig davon, wie lange die Haltbarkeit dauern soll und ob der Vertrieb und die Lagerung gekühlt oder bei Umgebungstemperatur erfolgen, können unterschiedliche Sterilisierungsniveaus gewählt werden. Eine Sterilisierungsweise besteht darin, die Innenseite der Verpackung mit Elektronen aus einem Elektronenstrahlemitter zu bestrahlen. Die Bestrahlung mit Elektronen erzeugt jedoch unerwünschte Röntgenstrahlen. Die Elektronen werden zuerst verlangsamt, wenn sie das Elektronenaustrittsfenster (das später beschrieben wird) passieren und weiter verlangsamt, wenn sie u.a. mit Luftmolekülen, Bakterien, der Verpackung und den Wänden der Abschirmung zusammentreffen. Diese Verringerung der Geschwindigkeit der Elektronen führt zur Emissionen von Röntgenstrahlen. Trifft ein solcher Röntgenstrahl auf die Abschirmung, tritt der Röntgenstrahl eine bestimmte Strecke in das Material ein und bewirkt die Aussendung neuer Röntgenstrahlen.
Bislang stellte es ein Problem dar, akzeptable Strahlungsniveaus außerhalb einer Strahlungsvorrichtung von annehmbarer Größe zu erzielen, wo RTF-Verpackungen in kurzer Zeit ein- und austreten können.
Bei der Verwendung einer Sterilisiereinheit wie beispielsweise einem Elektronenstrahlemitter gibt es auch zwei andere Punkte, die bedacht werden sollten. Die erste Überlegung ist, wie Ozon aus der Vorrichtung sicher abgeführt werden kann, so dass das Risiko eines Ozonaustritts nach außerhalb der Vorrichtung minimiert wird. Es ist allgemein bekannt, dass das Vorhandensein von Sauerstoffmolekülen (O₂) in einer Elektronenstrahlvorrichtung zur Bildung von Ozon während der Elektronenbestrahlung aufgrund radikaler Reaktionen führt. Ähnliche Probleme entstehen bei der Sterilisierung mit UV-Strahlung oder bei chemischer Sterilisierung unter Verwendung von beispielsweise Wasserstoffperoxyd in der Gasphase. Während der Anwendung von UV-Strahlung ist es erwünscht, die Lichtstrahlen daran zu hindern, direkt auf die Außenseite der Vorrichtung reflektiert zu werden, und bei der Verwendung von Wasserstoffperoxyd möchte man das Wasserstoffperoxyd in der Sterilisiervorrichtung isolieren und auch das während dem Sterilisieren gebildete Ozon (O₃) am Austreten aus der Einheit hindern.
Die zweite Überlegung befasst sich damit, wie ein gewünschtes Sterilisierungsniveau innerhalb der Sterilisiereinheit gehalten werden kann. Eine Vorrichtung zum Sterilisieren wenigstens teilweise geformter Verpackungen ist mit Öffnungen für den Ein- und Austritt der Verpackungen gebildet. Unglücklicherweise können Bakterien und andere zum Verderb führende Organismen durch die Öffnungen eindringen und auch durch Verbindungsstü cke zwischen verschiedenen Abschnitten der Vorrichtung und der umgebenden Ausstattung. Wenn diese Bakterien oder zum Verderb führende Organismen in der Vorrichtung verbleiben, können sie die Verpackungen erneut kontaminieren, nachdem sie sterilisiert wurden. Darüber hinaus werden die Verpackungen auf einem Förderer durch die Maschine transportiert und die nicht sterilisierten Verpackungen werden vom Förderer zur Sterilisierung entfernt. Anschließend werden sie zu demselben Förderer zurück gebracht und neben noch nicht sterilisierte Verpackungen gestellt. Somit besteht auch die Gefahr der Wiederverunreinigung der sterilisierten Verpackungen außerhalb der Vorrichtung. Es sollte jedoch erwähnt werden, dass dieser Punkt nicht immer in Betracht gezogen werden muss. Das Sterilisierungsniveau, das zur Erreichung einer zufrieden stellenden Haltbarkeit benötigt wird, ist für die verschiedenen Produkttypen unterschiedlich und hängt auch, wie zuvor erwähnt, davon ab, ob Vertrieb und Lagerung gekühlt oder bei Umgebungstemperatur erfolgen. Es hat sich herausgestellt, dass bei einigen Produkten, die nicht so empfindlich sind, zum Beispiel Säfte, und bei Produkten, die in gekühlter Umgebung vertrieben werden, ein zufrieden stellendes Sterilisierungsniveau und damit eine akzeptable Haltbarkeit noch erreicht werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Somit bestand eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Bestrahlung mit Elektronenstrahlen anzugeben, wo das Bestrahlungsniveau außerhalb der Vorrichtung akzeptabel ist.
Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Sterilisieren wenigstens teilweise geformter Verpackungen in einer Verpa ckungsmaschine, wobei die Vorrichtung eine innere Kammer und eine äußere Kammer umfasst, wobei die innere Kammer mit einer Sterilisiereinheit ausgestattet ist, um zumindest die Innenseite wenigstens einer teilweise geformten Verpackung zu sterilisieren, wobei die Vorrichtung ferner eine Trägereinheit umfasst, die wenigstens ein Trennelement und wenigstens ein Verpackungstrageelement enthält, wobei die Trägereinheit zum Rotieren ausgelegt ist zwischen einer ersten Stellung, in der das wenigstens eine Verpackungstrageelement in der äußeren Kammer angeordnet und dazu ausgelegt ist, zurückzukehren und wenigstens eine Verpackung aufzunehmen, und in der das wenigstens eine Trennelement die innere Kammer von der äußeren Kammer trennt, und einer zweiten Stellung, in der die Trägereinheit rotiert und die wenigstens eine Verpackung in die innere Kammer verschoben hat, und in der das wenigstens eine Trennelement die innere Kammer von der äußeren Kammer trennt, und wobei die Vorrichtung ferner Mittel umfasst zum Bereitstellen einer relativen Bewegung zwischen der Verpackung und der Sterilisiereinheit, um diese in eine Stellung zu bringen, in der die Sterilisiereinheit zumindest teilweise in der Verpackung angeordnet ist, um diese zu behandeln.
Folglich umfasst die Erfindung eine Abschirmung, die gebildet wird, damit es möglich ist, teilweise gebildete Verpackungen zwischen der Außenseite der Abschirmung und einem Raum im Inneren der Abschirmung zu führen, und dabei noch das Risiko zu minimieren, dass die Röntgenstrahlen ihren Weg nach außerhalb der Abschirmung finden, ohne dass ihre Energie auf einen akzeptablen Grenzwert reduziert wurde. Der Grenzwert kann beispielsweise durch staatliche Bestimmungen oder Akzeptanz seitens des Marktes festgelegt werden.
Die erste Position ist definiert als eine Position außerhalb der Abschirmung, und die zweite Position ist definiert als eine Position innerhalb der Abschirmung.
Die Verwendung einer Rotation, verglichen zum Beispiel mit einer linearen Bewegung, sorgt für eine einfachere Umsetzung von schweren Komponenten und eine Rotationsantriebseinheit benötigt nicht mehr Platz in ihrer ersten Position als in ihrer zweiten Position.
Ferner ist die einfachste Art, zwei Kammern voneinander zu trennen, die mithilfe eines Trennelements, und die leichteste Art, eine Verpackung von einer Kammer in die andere zu verschieben, besteht darin, das Trennelement zu drehen. Es sollte jedoch erwähnt werden, dass das Wort Trennung eine andere Bedeutung bei anderen Sterilisierungsmethoden hat. Bei Anwendung der Elektronenstrahlsterilisierung ist die Trennung eine Strahlungsabschirmung, und bei der Nutzung von UV-Strahlung soll die Trennung Lichtstrahlen daran hindern, von einer Kammer auf die andere reflektiert zu werden.
Das oben beschriebene Design kann auch leicht angepasst werden, um ein gewünschtes Sterilisierungsniveau innerhalb der Sterilisiereinheit aufrecht zu erhalten und um Ozon sicher aus der Vorrichtung abzuführen, wodurch das Risiko des Ozonaustritts nach außerhalb der Vorrichtung minimiert wird.
Außerdem wird gezeigt, dass dieses Design insofern vorteilhaft ist, als es dazu verwendet kann, die für die Behandlung einer Verpackung erforderliche Zeit zu akkumulieren. Eine Sterilisiereinheit von geeigneter Größe und Wirkung benötigt eine be stimmte Zeit, um die Verpackung zu sterilisieren. Die benötigte Zeit ist jedoch üblicherweise länger als die, die im Hinblick auf die Zykluszeit einer Hochgeschwindigkeitsmaschine zur Verfügung steht, das heißt, die Zykluszeit in einer solchen Maschine ist oft zu kurz, um es zu ermöglichen, innerhalb dieser Zeit die Verpackung innerhalb einer Abschirmung anzuheben, sie zu sterilisieren und sie zurück zum Förderer zu bringen. Hier kann die Sterilisiereinheit zum Beispiel die Verpackung wenigstens während des Verpackungsindexierschritts durchgehend behandeln. Folglich sorgt das Design für eine Akkumulierung der Behandlungszeit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die inneren und äußeren Kammern ein Gehäuse, und die Trägereinheit ist drehbar am Gehäuse befestigt. Indem ein die Kammern, und damit den Emitter, einschließendes Gehäuse vorgesehen ist, ist es einfacher, primäre Röntgenstrahlen zu verkapseln. Darüber hinaus wird es dadurch leichter, während der Bestrahlung gebildetes Ozon einzukapseln, zu steuern und abzuführen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt die relative Bewegung zwischen der Verpackung und der Sterilisiereinheit ein, dass sich die Verpackung in Richtung Sterilisiereinheit bewegt, um sie zu umgeben. Da eine Sterilisiereinheit wie ein Elektronenstrahlemitter oft sowohl empfindlich gegenüber Vibrationen als auch relativ schwer und beispielsweise an eine Stromversorgung gekoppelt ist usw., wird es bevorzugt, sie nicht zu bewegen, sondern die Verpackungen zu bewegen (die leichter zu bewegen und weniger empfindlich sind). Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Sterilisiereinheit auch erhöht werden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Kammer mit einer Verpackungsöffnung für den Eintritt und Austritt von Verpackungen hin zu und weg von der Vorrichtung versehen. Auf diese Weise kann die Vorrichtung getrennt von dem Verpackungsförderer der Maschine angeordnet werden und die Verpackungen werden vom Förderer zur Behandlung entfernt.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist das Trennelement im Wesentlichen als eine Platte ausgebildet, und das Trageelement umfasst zwei im Wesentlichen scheibenförmige Elemente, die beide senkrecht in Bezug auf das Trennelement angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein einfaches, uniformes und robustes Design erzielt, das zum Drehen geeignet ist. Ferner sind die Platte und die Scheiben Teil der Abschirmung. In der ersten und zweiten Position der Trägereinheit wird die Platte, die die innere und äußere Kammer voneinander trennt, einen wesentlichen Teil der Röntgenstrahlung dazu bringen, entweder auf wenigstens die Wand der inneren Kammer oder die Platte vor dem Verlassen der inneren Kammer aufzutreffen. Somit wird die gewünschte Verringerung der Energie der Röntgenstrahlen erreicht. Während der Drehung zwischen der ersten und zweiten Stellung trennt die Platte nicht die beiden Kammern. Stattdessen dienen die Scheiben, die senkrecht in Bezug auf die Platte angeordnet sind, als Abschirmungen, die einen Wesentlichen Teil der Röntgenstrahlen dazu bringen, entweder auf die Wand der inneren Kammer oder auf die Scheiben vor dem Verlassen der inneren Kammer aufzutreffen. Somit wird auch während der Drehung die gewünschte Verringerung der Energie der Röntgenstrahlen erzielt.
Vorteilhafterweise sind die scheibenförmigen Elemente jeweils nicht drehbar mit einem entsprechenden Endabschnitt des Trenn elements verbunden. Auf diese Weise ist die Trägereinheit dazu ausgelegt, wenigstens eine Verpackung während der Drehung mitzunehmen und dabei die Verpackung einfach zu verschieben.
In einer zusätzlichen Ausführungsform sind die beiden scheibenförmigen Elemente jeweils mit wenigstens einer durchgehenden Öffnung ausgestattet, wobei die Öffnungen miteinander fluchten. Auf diese Weise müssen die Verpackungen nur in eine Richtung innerhalb der Trägereinheit verschoben werden, was für ein einfaches Design sorgt.
Bevorzugt ist das Trageelement mit Haltemitteln versehen, die mit den Öffnungen fluchten. Auf diese Weise können die Verpackungen einfach während der Drehung der Trägereinheit gehalten und, sofern gewünscht, leicht verschoben werden.
Bevorzugt umfasst die innere Kammer einen ersten und einen zweiten Kammerabschnitt. Somit kann der erste Kammerabschnitt leichter an die Sterilisiereinheit und der zweite Kammerabschnitt an die Trägereinheit hinsichtlich Größe und Form angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sterilisiereinheit im ersten Kammerabschnitt angeordnet, und wobei das Trageelement in der zweiten Stellung in dem zweiten Kammerabschnitt angeordnet ist, so dass die Öffnungen im Trageelement dazu ausgelegt sind, mit der Sterilisiereinheit zu fluchten, so dass die Verpackung an die Position verschoben werden kann, in der sich die Sterilisiereinheit zumindest teilweise in der Verpackung befindet, um diese zu behandeln. Wie zuvor erwähnt, müssen die Verpackungen nur in eine Richtung verschoben werden, was für ein einfaches Design sorgt. Auch der Emitter kann oberhalb der Trägereinheit, die sich innerhalb der inneren Kammer befindet, angeordnet sein.
Bevorzugt ist das Trageelement in der ersten Stellung dazu ausgelegt, so positioniert zu werden, dass die Öffnungen mit der Verpackungsöffnung in dem Gehäuse fluchten, so dass die Verpackung in die Vorrichtung ein- und austreten kann. Wie zuvor erwähnt, ist es von Vorteil, dass die Verpackungen nur in eine Richtung verschoben werden müssen.
Ferner ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, die Verpackung durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse und in das Trageelement hinein anzuheben, wenn sich das Trageelement in der ersten Stellung befindet, und das Trageelement an die zweite Stellung zu drehen, die Verpackung auf eine Stellung anzuheben, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit umgibt, die Verpackung mit der Sterilisiereinheit zu sterilisieren, sie wieder zurück zum Trageelement abzusenken, das Trageelement zurück zur ersten Stellung zu drehen, und die Verpackung aus dem Trageelement und aus der Verpackungsöffnung im Gehäuse abzusenken. Dadurch dass diese Verschiebung der Verpackung vorgesehen ist, kann der Emitter relativ weit weg von der Öffnung im Gehäuse angeordnet werden, wodurch die Anzahl der Treffer, der die Röntgenstrahlen unterliegen, steigt. Jeder Treffer sorgt für einen deutlichen Rückgang der Energie der Röntgenstrahlen.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung erste Verschiebemittel, die dazu ausgelegt sind, die Verpackung vom Trageelement zu einer Position zu heben, in der die Verpackung die Sterilisiereinheit zumindest teilweise umgibt, und die dazu ausgelegt sind, die Verpackung zurück zum Trageelement abzusenken.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zweite Verschiebemittel, die dazu ausgelegt sind, die Verpackung durch die Verpackungsöffnung und in das Trageelement zu heben, und die dazu ausgelegt sind, die Verpackung aus dem Trageelement und aus der Verpackungsöffnung im Gehäuse abzusenken.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Trägereinheit wenigstens ein erstes und ein zweites Trageelement, wenigstens eines an jeder Seite des Trennelements, so dass das erste Trageelement dazu ausgelegt ist, sich zu drehen und eine erste Verpackung von der ersten Stellung zur zweiten Stellung zu verschieben, wobei gleichzeitig ein zweites Trageelement dazu ausgelegt ist, sich zu drehen und eine zweite Verpackung von der zweiten Stellung zur ersten Stellung zu verschieben. Auf diese Weise kann die Sterilisierung insofern wirksamer ausgeführt werden, als mehr Verpackungen je Zeiteinheit sterilisiert werden.
In einer anderen Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, eine erste Verpackung durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse und in das erste Trageelement hinein zu heben, wobei sich das erste Trageelement in der ersten Stellung befindet, und gleichzeitig eine zweite Verpackung von einer Position, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit umgibt, hinunter auf das zweite Trageelement abzusenken, wobei sich das zweite Trageelement in der zweiten Stellung befindet. Dies führt auch dazu, dass die Sterilisierung wirksamer durchgeführt werden kann, da mehr Verpackungen je Zeiteinheit sterilisiert werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, eine erste Verpackung von dem ersten Trageelement durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse hinaus abzusenken, und gleichzeitig eine zweite Verpackung von dem zweiten Trageelement, wobei sich das zweite Trageelement in der zweiten Stellung befindet, auf eine Stellung zu heben, in der die zweite Verpackung zumindest teilweise die Sterilisiereinheit umgibt. Wie bereits oben erwähnt, kann die Sterilisierung wirksamer erfolgen, wenn zwei Verpackungen gleichzeitig in der Vorrichtung gehandhabt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sterilisiereinheit ein Elektronenstrahlemitter. Ein Vorteil der Verwendung eines Elektronenstrahlemitters ist, dass die Verpackungen wirksam sterilisiert werden können. Alternativ umfasst die Sterilisiereinheit eine UV-Lampe zur Sterilisierung mit UV-Strahlung oder die Sterilisiereinheit umfasst Mittel zur chemischen Sterilisierung, zum Beispiel die Anwendung von Wasserstoffperoxyd. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Elektronenstrahlemittern ist, dass die Sterilisierung von Verpackungen beginnen kann, sobald der Emitter angeschaltet wird, d.h. sobald der Emitter in Betrieb ist, wohingegen eine Vorrichtung zur chemischen Sterilisierung nach dem Anschalten oft etwas Zeit zum Aufwärmen benötigt.
Bevorzugt umfasst die Sterilisiereinheit mehr als einen Niederspannungselektronenstrahlemitter. Auf diese Weise kann die Menge an Verpackungen, die je Zeiteinheit sterilisiert wird, erhöht werden.
Bevorzugt ist das Trageelement dazu ausgelegt, mehr als eine Verpackung zu tragen. Dies ist auch eine Art, die Sterilisierungskapazität je Zeiteinheit zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die innere Kammer mit einer Zufuhr für gasförmiges Fluid ausgestattet, wobei die äußere Kammer mit einem äußeren Gehäuse über eine Verpackungsöffnung in Verbindung steht, wobei das äußere Gehäuse zumindest teilweise einen Verpackungsförderer umgibt und mit einem Auslass für gasförmiges Fluid ausgestattet ist, wobei sich der Auslass in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses befindet, der von der Verpackungsöffnung aus in eine der Laufrichtung des Verpackungsförderers entgegengesetzte Richtung angeordnet ist, wobei die Zufuhr und der Auslass für das gasförmige Fluid dazu ausgelegt sind, einen Strom an gasförmigem Fluid von der inneren Kammer durch die Trägereinheit, durch die äußere Kammer, durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse hin zum äußeren Gehäuse und durch wenigstens einen Abschnitt des äußeren Gehäuses in eine Richtung hin zum Auslass für das gasförmige Fluid zu erzeugen. Durch das Erzeugen eines Stroms an gasförmigem Fluid durch die Vorrichtung und das äußere Gehäuse in eine der Laufrichtung des Förderers entgegengesetzte Richtung, kann das Niveau, bis zu dem die Verpackung sterilisiert wurde, aufrechterhalten werden, wobei das Niveau beispielsweise für empfindliche Produkte geeignet ist, Produkte, für die eine lange Haltbarkeit erforderlich ist, oder Produkte, die bei Umgebungstemperatur vertrieben oder gelagert werden sollen. Jedwede Bakterien oder andere zum Verderb führende Organismen, die in das Gehäuse an irgendeinem Punkt eindringen, werden durch den Strom an das Ende transportiert, wo die nicht sterilisierten Verpackungen in das äußere Gehäuse eintreten, und dort wird er durch den Auslass für das gasförmige Fluid entleert.
Die Gefahr der erneuten Verunreinigung der sterilisierten Verpackungen vor den Füll- und Versiegelungsvorgängen wird dadurch minimiert. Ferner kann Ozon (O₃), das während der Bestrahlung mit Elektronen gebildet wird, wirksam und zuverlässig aus den Kammern durch denselben Strom an gasförmigem Fluid entleert werden. Die Gefahr des Austritts von Ozon nach außerhalb der Vorrichtung und des äußeren Gehäuses wird dadurch minimiert.
Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass der Strom an gasförmigem Fluid zur Verwendung während der Vorabsterilisierung der Vorrichtung geeignet ist. Beispielsweise kann Wasserstoffperoxyd dem gasförmigen Fluid zugeführt und dadurch die Oberflächen beider Kammern sterilisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die innere Kammer mit einem Auslass für ein gasförmiges Fluid ausgestattet, wobei die äußere Kammer über eine Verpackungsöffnung mit einem äußeren Gehäuse in Verbindung steht, wobei das äußere Gehäuse zumindest teilweise einen Verpackungsförderer umgibt und mit Zuführungen für gasförmiges Fluid ausgestattet ist, von denen sich wenigstens eine in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses befindet, der von der Verpackungsöffnung aus in eine die Laufrichtung des Verpackungsförderers bildende Richtung angeordnet ist, und von denen sich wenigstens eine in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses befindet, das von der Verpackungsöffnung aus in eine der Laufrichtung des Verpackungsförderers entgegensetzte Richtung angeordnet ist, wobei der Auslass und die Zuführungen für das gasförmige Fluid dazu ausgelegt sind, einen Strom aus einem gasförmigen Fluid in Richtung Verpackungsöffnung in dem Gehäuse, durch die Öffnung und in die äußere Kammer, durch die Trägereinheit und durch die inne re Kammer hin zum Auslass für das gasförmige Fluid zu erzeugen. Indem für einen solchen Strom an gasförmigem Fluid durch die Vorrichtung gesorgt wird, kann das Niveau, bis zu dem die Verpackung sterilisiert wurde, aufrechterhalten werden, wobei das Niveau für solche Produkte geeignet ist, die nicht so empfindlich sind, beispielsweise Fruchtsäfte, und Produkte, die in gekühlter Umgebung vertrieben werden sollen. Wie zuvor erwähnt, kann Ozon, das während der Bestrahlung mit Elektronen gebildet wird, wirksam und zuverlässig aus den Kammern durch denselben Strom an gasförmigem Fluid entleert werden. Die Gefahr des Austritts von Ozon nach außerhalb der Vorrichtung und des äußeren Gehäuses wird dadurch minimiert.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Sterilisierung wenigstens teilweise geformter Verpackungen in einer Verpackungsmaschine. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer inneren Kammer und einer äußeren Kammer, Anordnen einer Sterilisiereinheit in der inneren Kammer zum Sterilisieren zumindest der Innenseite mindestens einer Verpackung, Bereitstellen einer Trägereinheit, umfassend wenigstens ein Trennelement und wenigstens ein Verpackungstrageelement, Bewirken einer Drehung der Trägereinheit zwischen einer ersten Stellung, in der sich das wenigstens eine Verpackungstrageelement in der äußeren Kammer befindet, und in der das wenigstens eine Trennelement die innere Kammer von der äußeren Kammer trennt, und einer zweiten Stellung, in der sich das Verpackungstrageelement in der inneren Kammer befindet, und in der das Trennelement die innere Kammer von der äußeren Kammer trennt, und Bewirken einer relativen Bewegung zwischen der Verpackung und der Sterilisiereinheit, um sie in eine Stellung zu bringen, in der die Sterilisiereinheit zumindest teilweise in der Verpackung angeordnet ist, um sie zu behandeln. Wie zu vor erklärt, liefert das Verfahren eine Art der Abschirmung, so dass es möglich ist, teilweise geformte Verpackungen zwischen der Außenseite der Abschirmung und einem Raum innerhalb der Abschirmung zu führen, und dabei das Risiko zu senken, dass Röntgenstrahlen ihren Weg aus der Abschirmung finden können, ohne dass ihre Energie zuerst auf einen akzeptablen Grenzwert gesenkt wurde. Wie zuvor erwähnt, sorgt Rotation, im Vergleich zu einer beispielsweise linearen Bewegung, für eine einfachere Umsetzung bzw. Verschiebung schwerer Komponenten, und eine Rotationsantriebseinheit benötigt nicht mehr Platz in ihrer ersten Position als in ihrer zweiten Position.
Ferner ist, wie zuvor erwähnt, die einfachste Art, zwei Kammern voneinander zu trennen, die mithilfe eines Trennelements, und die einfachste Art, eine Verpackung von einer Kammer in die andere zu verschieben zu können, die des Drehens des Trennelements. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Wort Trennung eine andere Bedeutung bei anderen Sterilisierungsverfahren hat. Wird die Elektronenstrahlsterilisierung angewendet, ist die Trennung eine Strahlungsabschirmung, und wenn UV-Strahlung verwendet wird, sollte die Trennung Lichtstrahlen daran hindern, von einer Kammer auf die andere reflektiert zu werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahren umfasst es die Schritte: Heben der Verpackung durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse und hinein in das Trageelement, wenn sich das Trageelement in der ersten Stellung befindet, Drehen des Trageelements in die zweite Stellung, Heben der Verpackung in eine Stellung, in der sie die Sterilisiereinheit zumindest teilweise umgibt, Sterilisieren der Verpackung mit der Sterilisiereinheit, Absenken derselben zurück zum Trageelement, Dre hen des Trageelements zurück in die erste Stellung, und Absenken der Verpackung aus dem Trageelement und aus der Verpackungsöffnung im Gehäuse. Dies führt zu einer einfachen und schnellen Verschiebung der Verpackungen. Die Abschnitte der gesamten Verschiebung sind einfach, was es ermöglicht, einfache Verschiebemittel zu verwenden. Ferner kann der Emitter mit Abstand zum Förderer angeordnet werden, was die Abschirmung erleichtert und es ermöglicht, herkömmliche Förderer zu verwenden.
Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte: Heben wenigstens einer ersten Verpackung durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse und in das erste Trageelement hinein, wobei sich das erste Trageelement in der ersten Stellung befindet, und gleichzeitiges Absenken einer sterilisierten zweiten Verpackung aus einer Stellung, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit umgibt, hinunter zum zweiten Trageelement, wobei sich das zweite Trageelement in der zweiten Stellung befindet, Drehen der Trägereinheit, so dass das erste Trageelement mit der ersten Verpackung zur selben Zeit von der ersten Stellung in die zweite Stellung gedreht wird, wie das zweite Trageelement mit der zweiten Verpackung von der zweiten Stellung in die erste Stellung gedreht wird, Absenken der sterilisierten zweiten Verpackung von dem zweiten Trageelement hinaus durch die Verpackungsöffnung im Gehäuse, und gleichzeitiges Heben der ersten Verpackung vom ersten Trageelement, das sich innerhalb der inneren Kammer befindet, in eine Position, in der die erste Verpackung die Sterilisiereinheit zumindest teilweise umgibt, und Sterilisieren der ersten Verpackung. Auf diese Weise kann die zur Behandlung einer Verpackung benötigte Zeit akkumuliert werden. Wie zuvor erwähnt, benötigt eine Sterilisiereinheit von vernünftiger Größe und Wirkung eine bestimmte Zeit, um die Verpackung zu sterilisieren. Die benötigte Zeit ist jedoch gewöhnlich länger als die, die im Hinblick auf die die Zykluszeit einer Hochgeschwindigkeitsverpackungsmaschine verfügbar ist, das heißt, meistens ist die Zykluszeit in einer solchen Maschine zu kurz, als dass es möglich ist, innerhalb dieser Zeit die Verpackung innerhalb der Abschirmung anzuheben, sie zu sterilisieren und zurück zum Förderer zu bringen. Hier kann die Sterilisiereinheit zum Beispiel die Verpackung wenigstens während eines Verpackungsindexierschritts behandeln. Somit sorgt das Design für die Akkumulierung von Behandlungszeit.
Bevorzugt ist die Sterilisiereinheit ein Elektronenstrahlemitter. Wie zuvor erwähnt, besteht ein Vorteil bei der Verwendung von Elektronenstrahlemittern darin, dass Verpackungen wirksam sterilisiert werden können, und dass die Sterilisierung von Verpackungen beginnen kann, sobald der Emitter angeschaltet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte: Versehen der inneren Kammer mit einer Zuführung für gasförmiges Fluid, Bereitstellen der äußeren Kammer in Verbindung mit einem äußeren Gehäuse über eine Verpackungsöffnung, wobei das äußere Gehäuse einen Verpackungsförderer zumindest teilweise umgibt und mit einem Auslass für ein gasförmiges Fluid ausgestattet ist, wobei sich der Auslass in dem Abschnitt des äußeren Gehäuses befindet, der vom Verpackungsgehäuse aus in eine der Laufrichtung des Verpackungsförderers entgegengesetzte Richtung angeordnet ist, Erzeugen eines Stroms aus gasförmigem Fluid von der inneren Kammer durch die äußere Kammer, durch die Verpackungsöffnung in dem Gehäuse hin zum äußeren Gehäuse und durch wenigstens einen Abschnitt des äußeren Gehäuses in eine Richtung hin zum Auslass des gasför migen Fluids. Wie zuvor erwähnt, kann, durch das Vorsehen eines Stroms an gasförmigem Fluid durch die Vorrichtung und das äußere Gehäuse in eine der Laufrichtung des Förderers entgegensetzte Richtung, das Niveau, bis zu dem die Verpackung sterilisiert wurde, aufrechterhalten werden, wobei das Niveau beispielsweise für empfindliche Produkte geeignet ist, Produkte, für die eine lange Haltbarkeit erforderlich ist oder Produkte, die bei Umgebungstemperatur vertrieben und gelagert werden sollen. Ferner kann Ozon, das während der Bestrahlung mit Elektronen gebildet wird, wirksam und zuverlässig aus den Kammern durch den Strom an gasförmigem Fluid abgeführt werden. Das Risiko des Austritts von Ozon nach außerhalb der Vorrichtung und dem äußeren Gehäuse wird hierdurch minimiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte: Versehen der inneren Kammer mit einem Auslass für ein gasförmiges Fluid, Bereitstellen der äußeren Kammer in Verbindung mit einem äußeren Gehäuse über eine Verpackungsöffnung, wobei das äußere Gehäuse zumindest teilweise einen Verpackungsförderer umgibt und mit Zuführungen für gasförmiges Fluid versehen ist, von denen wenigstens eine sich in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses befindet, der von der Verpackungsöffnung aus in einer die Laufrichtung des Verpackungsförderers bildenden Richtung liegt, und von denen sich wenigstens eine in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses befindet, der von der Verpackungsöffnung aus in einer der Laufrichtung des Verpackungsförderers entgegengesetzten Richtung angeordnet ist, Erzeugen eines Stroms aus gasförmigem Fluid hin zur Verpackungsöffnung im Gehäuse, durch die Öffnung und in die äußere Kammer hinein, durch die Trägereinheit und durch die innere Kammer zum Auslass des gasförmigen Fluids. Indem man einen solchen Strom an gasförmigem Fluid durch die Vor richtung vorsieht, kann ein zufrieden stellendes Sterilisierungsniveau für Produkte aufrecht erhalten werden, die nicht so empfindlich sind, beispielsweise Fruchtsaft, und Produkte, die in gekühlter Umgebung vertrieben werden sollen. Wie zuvor erwähnt, kann ferner Ozon, das während der Bestrahlung mit Elektronen gebildet wird, effektiv und zuverlässig aus den Kammern durch denselben Strom an gasförmigem Fluid entsorgt werden. Die Gefahr des Austritts von Ozon nach außerhalb der Vorrichtung und das äußere Gehäuse wird dadurch minimiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
1a eine Vorderansicht im Querschnitt der Sterilisiervorrichtung in einer Stellung A schematisch zeigt, in der die Trägereinheit die innere und die äußere Kammer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trennt,
1b Position A schematisch zeigt, jedoch in einer Schnittzeichnung von oben,
2a eine Ansicht gemäß 1a schematisch zeigt, in der sich jedoch die Trägereinheit in einer Position B befindet, in der sie die innere und äußere Kammer nicht trennt,
2b eine Ansicht gemäß 1b schematisch zeigt, in der sich jedoch die Trägereinheit in Position B befindet,
3 eine sehr schematische Vorderansicht im Querschnitt zeigt, die die Verschiebung der Verpackungen zeigt,
4 eine sehr schematische Vorderansicht gemäß 3 zeigt, die jedoch die Drehung der Verpackungen zeigt,
5 unterschiedliche Ansichten der Trägereinheit schematisch zeigt,
6 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform des Luftsystems der Sterilisiervorrichtung schematisch zeigt,
7 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Luftsystems der Sterilisiervorrichtung schematisch zeigt, und
8 einen Teil der Vorrichtung von der Seite schematisch zeigt, um das Vorhandensein von Abschirmplatten im äußeren Gehäuse aufzuzeigen.
Es sollte erwähnt werden, dass die 3 und 4 deutlich vereinfacht sind und ihr einziger Zweck darin besteht, die Verpackungsverschiebung zu zeigen.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die Vorrichtung, die als Ganzes mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet ist und beispielsweise in 1a und 2a gezeigt ist, umfasst eine innere Kammer 2 und eine äußere Kammer 3, die miteinander verbunden sind. Die Kammern bilden ein Gehäuse 4.
In der inneren Kammer 2 ist wenigstens eine Sterilisiereinheit 5 befestigt. Die Sterilisiereinheit 5 ist ein Niederspannungselektronenstrahlemitter 5, der später genauer beschrieben wird.
In der gezeigten Vorrichtung 1 sind zwei Emitter 5 nacheinander in Bezug auf die Verpackungsförderrichtung durch die Verpackungsmaschine befestigt, was bedeutet, dass zwei aufeinander folgende, benachbarte, teilweise geformte Verpackungen 6 gleichzeitig in dem Gehäuse 4, eine an jedem Emitter 5, sterilisiert werden können.
Obgleich zwei Emitter 5 gezeigt sind, wird die Vorrichtung 1 mit nur einem Emitter 5 beschrieben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass eine zwei Emitter 5 aufweisende Vorrichtung 1, wie beispielsweise in 1a gezeigt, durch Spiegeln der linken Seite der Vorrichtung 1 um eine mit A bezeichnete Achse erreicht werden kann. Folglich umfasst das Gehäuse 4 zwei innere Kammern 2, eine für jeden Emitter 5, und zwei äußere Kammern 3, die ineinander integriert sind und eine gemeinsame äußere Kammer bilden.
Die innere Kammer 2 ist mit Mitteln 7 ausgestattet, die dazu ausgelegt sind, den Emitter 5 am Gehäuse 4 zu befestigen. Diese Befestigungsmittel 7 befinden sich in einer oberen inneren Wand der inneren Kammer 2. Die äußere Kammer 3 ist mit einer durchgehenden Verpackungsöffnung 8 zum Eintreten und zum Austreten der Verpackungen 6 in und aus Gehäuse 4 versehen, wobei die Öffnung 8 somit sowohl als Verpackungseinlass als auch Verpackungsauslass dient. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Sterilisiervorrichtung 1, und somit das Gehäuse 4, mit Abstand über dem Verpackungsförderer 9 angeordnet, was später beschrieben wird, und um für den Transfer der Verpackungen 6 vom Förderer 9 und in das Gehäuse 4 und umgekehrt zu sorgen, ist die Verpackungsöffnung 8 im Boden der Öffnung 4 angeordnet, d.h. in der Wand des Gehäuses 4, die dem Förderer 9 zugewandt ist. Um die Öffnung 8 im Gehäuse 4 zu mi nimieren, entspricht die Form der Öffnung 8 im Wesentlichen dem Querschnitt der Verpackung 6, und bei einer Verpackung mit einem gleichförmigen Querschnitt ist dies üblicherweise die Form des Bodens. Folglich hat die Öffnung 8, wenn es sich beispielsweise um einheitliche Verpackungen mit quadratischen Böden handelt, ein ähnliches quadratisches Design, wenngleich bevorzugt etwas größer, damit die Verpackungen 6 leichter durch die Öffnung 8 hindurchtreten.
In 1a ist gezeigt, dass in dem verspiegelten Gehäuse 4, das zum gleichzeitigen Sterilisieren von zwei Verpackungen 6 verwendet wird, die Verspiegelung so gemacht ist, dass der Abstand zwischen den zwei Verpackungsöffnungen 8 gleich dem Abstand zwischen den benachbarten Verpackungen 6 auf dem Förderer 9 ist.
Der Förderer 9 kann durch den Sterilisierungsabschnitt der Verpackungsmaschine unterschiedliche Ausgestaltungen haben, und bei dieser besonderen Ausführungsform umfasst der Förderer 9, der von einer im Handel erhältlichen Art ist, eine Schiene und einen Riemen, der vorbekannte Trägermittel (nicht gezeigt) zum Führen und Stützen der teilweise geformten Verpackungen 6 hat. Die Trägermittel und der Riemen sind so ausgestaltet, dass sich eine durchgehende Öffnung unterhalb jeder Verpackung 6 befindet. Da Förderer in Verpackungsmaschinen im Stand der Technik gut bekannt sind, wird der Förderer 9 nicht weiter beschrieben.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 wenigstens eine Trägereinheit 10, die wenigstens ein Trennelement 11 und wenigstens ein Verpackungstrageelement 12 aufweist. Die Trägereinheit 10 ist drehbar mit dem Gehäuse 4 verbunden und zum Rotieren ausgelegt zwischen einer ersten Stellung, in der das wenigstens eine Verpackungstrageelement 12 in der äußeren Kammer 3 angeordnet und dazu ausgelegt ist, zurückzukehren und wenigstens eine Verpackung 6 aufzunehmen, und in der das wenigstens eine Trennelement 11 die innere Kammer 2 von der äußeren Kammer 3 trennt, und einer zweiten Stellung, in der die Trägereinheit 10 rotiert hat und die wenigstens eine Verpackung 6 in die innere Kammer 2 verschoben hat, und in der das wenigstens eine Trennelement 11 die innere Kammer 2 von der äußeren Kammer 3 trennt.
Das Trennelement 11 fluchtet mit einer längslaufenden Mittelachse B der Trägereinheit 10, wobei die Mittelachse B auch die Rotationsachse der Einheit ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Trennelement 11 im Wesentlich als eine Platte ausgebildet, und im Folgenden wird die Platte als Mittelplatte 11 bezeichnet.
Das Verpackungstrageelement 12 umfasst zwei im Wesentlichen scheibenförmige Elemente, eine erste obere Scheibe und eine zweite untere Scheibe. Die Scheiben sind beide senkrecht in Bezug auf die Mittelplatte 11 angeordnet und jeweils nicht drehbar mit einem entsprechenden Endabschnitt hiervon verbunden. Ferner sind die Scheiben an den Endabschnitten der Mittelplatte 11 so angeordnet, dass sie sich von einer der Seiten der Mittelplatte 11 erstrecken.
Die Trägereinheit 10 kann mehr als ein Verpackungstrageelement 12 aufweisen, und die Trägereinheit 10, in 5 gezeigt, umfasst ein erstes und ein zweites Trageelement 12a, 12b, die an beiden Seiten des Trennelements 11 angeordnet sind. In 4 ist gezeigt, dass das erste Trageelement 12a dazu ausgelegt ist, eine erste Verpackung 6 von der ersten Position in die zweite Position zu drehen, wobei gleichzeitig das zweite Trageelement 12b dazu ausgelegt ist, eine zweite Verpackung 6 von der zweiten Position in die erste Position zu drehen.
Die Trägereinheit 10 ist im Wesentlichen an beiden Seiten des Trennelements 11 einheitlich ausgebildet, d.h. zwei Trageelemente 12a, 12b haben die gleiche Gestalt. Somit ist das Paar erster, oberer Scheiben des Trageelements in eine gemeinsame erste, kreisförmige, obere Scheibe 13 integriert, und das Paar zweiter Scheiben der Trageelemente ist in eine gemeinsame zweite, kreisförmige, untere Scheibe 14 integriert.
Die erste, obere Scheibe 13 und die Mittelplatte 11 sind aneinander befestigt durch einen Schlitz in der oberen Scheibe 13, der mit einem entsprechenden Vorsprung der Mittelplatte 11 zusammenwirkt.
Die obere Scheibe 13 hat eine Materialdicke von etwa 22 mm und ist aus Edelstahl hergestellt. Die untere Scheibe 14 besteht auch aus Edelstahl, kann jedoch eine weniger dicke Materialdicke aufweisen. Wie die obere Scheibe 13 hat die Mittelplatte 11 eine Materialdicke von etwa 22 mm und besteht aus Edelstahl.
Die oberen und unteren Scheiben 13, 14 sind im Wesentlichen kreisförmig mit einem Durchmesser, der groß genug ist, um wenigstens die Größe einer Verpackung 6 auf beiden Seiten der Mittelplatte 11 einzuschließen.
Die Mittelplatte 11 ist im Wesentlichen quadratisch mit einer Seitenlänge, die im Wesentlichen dem Durchmesser der beiden Scheiben 13, 14 entspricht.
Wie oben erwähnt, ist die Trägereinheit 10 zum Rotieren ausgelegt und ist deshalb mit wenigstens einer Abschlusswelle (nicht gezeigt) versehen, die mit einem Servomotor (nicht gezeigt) in Verbindung steht. Die Abschlusswelle ist in Lagern (nicht gezeigt) im Gehäuse 4 gelagert.
Die beiden Scheiben 13, 14, die die Verpackungstrageelemente 12a, 12b bilden, sind je mit wenigstens einer durchgehenden Öffnung 15 versehen, und die Öffnungen 15 fluchten miteinander.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform sind die oberen und unteren Scheiben 13, 14 mit zwei durchgehenden Öffnungen 15 versehen, die jeweils dazu ausgelegt sind, Verpackungen 6 hindurch zu lassen. Eine Öffnung 15 befindet sich auf beiden Seiten der Mittelplatte 11, und sie sind radial, einander gegenüberliegend angeordnet, d.h. 180° voneinander abgewinkelt. Ferner fluchtet das Paar Öffnungen 15 in der oberen Scheibe 13 mit dem Paar Öffnungen 15 in der unteren Scheibe 14.
Um das Risiko zu minimieren, dass Röntgenstrahlen durch die Sterilisiereinheit 1 entkommen, ohne zweimal auf eine Wand auftreffen zu müssen, sollten die Öffnungen 15 in der Trägereinheit 10 so klein wie möglich sein, d.h. eine Größe und Form haben, die im Wesentlichen der äußeren Form der Verpackung 6 entspricht. Um jedoch den Durchtritt der Verpackungen 6 durch die Öffnungen 15 zu erleichtern, wird die Größe etwas kleiner als die Verpackungsform gewählt. In der Ausführungs form hat die Verpackung 6 eine quadratische Form, und somit haben die gezeigten Öffnungen 15 eine quadratische Gestalt. Ferner können die Öffnungen 15 in der unteren Scheibe 14 eine Form und Größe haben, die der Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 entspricht.
Jedes Trageelement 12a, 12b ist mit Haltemitteln 16 ausgestattet, die mit den Öffnungen 15 fluchten. Die Haltemittel 16 haben die Form von Schienen, um die Verpackungen 6 während der Drehung der Trägereinheit 10 zu halten und auch um dabei zu helfen, die Verpackungen 6 während des Verschiebens in die Trägereinheit 10 hinein und wieder heraus zu führen. Die Halteschienen 16 verlaufen zwischen den Scheiben 13, 14 und durch die entsprechenden Öffnungen 15 in den Scheiben 13, 14. Bevorzugt erstrecken sie sich sogar eine kurze Entfernung sowohl außerhalb der oberen als auch der unteren Scheibe 13, 14. Da die RTF-Verpackung 6 aus einem abgeflachten schlauchförmigen Rohling hergestellt ist, neigt das offene Ende hiervon dazu, wieder in seine abgeflachte schlauchförmige Position zurückzuspringen, d.h. obwohl die RTF-Verpackung 6 einen quadratischen Querschnitt in einem ihrer Enden während der Bildung des Bodens erhält, weist das andere, noch offene Ende ein starkes inneres Vorspannungsverhalten auf, das zurück in die abgeflachte Position strebt, wodurch ein Ende geschaffen wird, das die Form eines Parallelogramms hat. Durch Verstärken der Ecken der RTF-Verpackung 6, die nach außen streben, um das Parallelogramm zu bilden, wird der Rückfederungseffekt dazu genutzt, die Verpackung 6 wirksam zu halten. Die Halteschienen 16 sind deshalb in zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken der Öffnungen 15 angeordnet, was bedeutet, dass zwei Schienen 16 parallel von zwei diagonal entgegengesetzten Ecken in der Öffnung 15 in der unteren Scheibe 14 zu entsprechenden Ecken in der Öffnung 15 in der oberen Scheibe 13 verlaufen.
Die Scheiben 16 bestehen aus Stäben, die in Längsrichtung einen Querschnitt haben, der winklig, im Wesentlichen rechtwinklig ist.
In Bezug auf die äußere Kammer 3 ist die Trägereinheit 10 in Bezug auf das Gehäuse 4 so angeordnet, dass ihr Drehpunkt nahe der Verpackungsöffnung 8 im Boden des Gehäuses 4 angeordnet ist, so dass ein Abschnitt der unteren Scheibe 14 immer im Wesentlichen direkt über der Öffnung 8 angeordnet ist. Bevorzugt ist der Drehpunkt der Trägereinheit an die Öffnung 8 angrenzend angeordnet. Ferner ist das Trageelement 12 in der ersten Position dazu ausgelegt, so angeordnet zu werden, dass die Öffnungen 15 mit der Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 fluchten, so dass die Verpackung in die Vorrichtung 1 ein- und austreten kann. Dies bedeutet, dass während einer Drehung der Trägereinheit 10 die Öffnungen 15 in der unteren Scheibe 14 jeweils mit der Verpackungsöffnung 8 in dem Gehäuse 4 fluchten, so dass entweder eine Verpackung 6, die auf die Trägereinheit 10 geladen wurde, auf den Förderer 9 abgesenkt werden kann oder eine Verpackung 6 vom Förderer 9 gehoben und direkt auf die Trägereinheit 10 geladen werden kann, siehe 3.
Die innere Kammer 2 umfasst einen ersten und einen zweiten Kammerabschnitt 2a, 2b. Der erste Kammerabschnitt 2a ist mit dem Emitter 5 ausgestattet und der zweite Abschnitt 2b ist mit der Trägereinheit 10 in Kontakt. Dies bedeutet, dass der erste Abschnitt 2a oberhalb des zweiten Abschnitts 2b in der Figur angeordnet ist, d.h. am weitesten entfernt vom Förderer 9. Das Trageelement 12, wenn es sich in der zweiten Stellung befindet, ist in dem zweiten Kammerabschnitt 2b angeordnet, so dass die Öffnungen 15 dem Trageelement 12 mit dem Emitter 5 fluchten, so dass die Verpackung 6 in die Stellung verschoben werden kann, in der der Emitter 5 zumindest teilweise in der Verpackung 6 zu deren Behandlung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist, bezüglich der inneren Kammer 2, die Trägereinheit 10 so in Bezug auf das Gehäuse 4 angeordnet, dass während einer Drehung der Trägereinheit 10 die Öffnungen 15 in der oberen Scheibe 13 alle mit dem Emitter 5 fluchten. Durch die Öffnung 15 der oberen Scheibe 13 kann eine Verpackung 6 dadurch sowohl von der Trägereinheit 10 entfernt als auch in die innere Kammer 2 gebracht werden oder aber zurück zur Trägereinheit 10 von der inneren Kammer 2 gebracht werden.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner Mittel zum Bewirken einer relativen Bewegung zwischen der Verpackung 6 und der Sterilisiereinheit 5, um diese in eine Stellung zu bringen, in der die Sterilisiereinheit 5 zumindest teilweise in der Verpackung 6 angeordnet ist, um diese zu behandeln. In der beschriebenen Ausführungsform wird die Verpackung in Richtung der Sterilisiereinheit verschoben, und somit sind zum Verschieben der Verpackung 6 in die innere Kammer 2 erste Verschiebemittel 17 vorgesehen. Die ersten Verschiebemittel 17 sind dazu ausgelegt, die Verpackung 6 von dem Trageelement 12 in eine Stellung zu heben, in der die Verpackung 6 zumindest teilweise den Emitter 5 umgibt und die dazu ausgelegt ist, die Verpackung 6 zurück zum Trageelement 12 abzusenken. In der gezeigten Ausführungsform muss die Verpackung 6 vertikal auf den Emitter 5 gehoben und von ihm abgesenkt werden, und die Verschiebemittel 17 sind deshalb ein Hebeelement 17. Das Hebeelement 17 ist konventioneller Art, mit einem Stab, der mit Verpackungshalte mitteln 18 in einem ersten Ende hiervon versehen ist. Die Funktion der Verpackungshaltemittel 18 besteht darin, die Verpackung 6 während Verschiebung und Sterilisierung zu halten. Bevorzugt umfassen die Verpackungshaltemittel 18 wenigstens einen Sauger 18, der mit einer Luftansaugvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist.
Der Stab ist dazu ausgelegt, zwischen einer abgesenkten und einer angehobenen Stellung verschoben zu werden, wo die Verpackung 6 in der abgesenkten Stellung auf die Trägereinheit 10 platziert wird, und wo die Verpackung 6 in der angehobenen Stellung den Emitter 5 solchermaßen umgibt, dass sich das freie Ende des Emitters 5 nahe dem Boden der Verpackung 6 befindet. Während der Verschiebung wird der Sauger 18 in einen unteren Abschnitt der Außenseite der Verpackung 6 gesogen.
Die vertikale Verschiebung des Stabs zwischen der angehobenen und der abgesenkten Stellung wird durch Verbinden des Stabs mit einer Antriebseinheit erzielt, wie beispielsweise einem Linearmotor (nicht gezeigt). Abhängig von der Anzahl der gleichzeitig zu verschiebenden Verpackungen 6 kann die Vorrichtung mehr als ein Hebeelement 17 aufweisen, und vorteilhafterweise können die Elemente 17 mit demselben Linearmotor angetrieben werden.
Da der Stab relativ lang sein muss, um die Verschiebung auszuführen, ist die Antriebseinheit außerhalb des Gehäuses 4 in dieser Ausführungsform angeordnet. Folglich erstreckt sich der Stab nach außen durch das Gehäuse 4 in einem engen Durchlass im Boden des Gehäuses 4, d.h. in eine Richtung hin zum Verpackungsförderer 9. Um den Durchlass zu versiegeln, ist es mit einer Siegelauflage versehen.
Beim Halten einer Verpackung 6 erstreckt sich der Sauger der Verschiebemittel 17 in die innere Kammer 2. Um ein Brechen des Saugers 18 mit der Mittelplatte 11 während der Drehung der Trägereinheit 10 zu vermeiden, ist der Sauger 18 mit einem Arm 19 ausgestattet, der drehbar an den Verschiebemitteln 17 befestigt ist. Somit wird der Sauger 18 vorübergehend weg von der Trägereinheit 10 während der Drehung der Trägereinheit 10 gedreht.
Die Vorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ist ferner mit zweiten Verschiebemitteln 20 ausgestattet, die dazu ausgelegt sind, die Verpackung 6 durch die Verpackungsöffnung 8 und in das Trageelement 12 zu heben, und die dazu ausgelegt sind, die Verpackung 6 aus dem Trageelement 12 und aus der Verpackungsöffnung 8 in dem Gehäuse 4 abzusenken. Somit sind die zweiten Verschiebemittel 20 angeordnet, um die Verpackung 6 vom Förderer 9 zur Trägereinheit 10 zu verschieben. In der gezeigten Ausführungsform können die zweiten Verschiebemittel 20 ein Design aufweisen, das dem der ersten Verschiebemittel 17 ähnelt, d.h. es kann ein herkömmliches Hebeelement in Form eines Stabs aufweisen, der mit einem Halteelement 18 in Form wenigstens eines Saugers ausgestattet ist. Anstatt die Verpackung 6 auf einer Seitenfläche zu halten, ist dieser Sauger 18 so angeordnet, dass er zum Boden der Verpackung 6 gesogen werden kann. Die Verschiebemittel 20 sind unterhalb des Förderers 9 angeordnet und dazu ausgelegt, zwischen einer abgesenkten und einer angehobenen Stellung verschoben zu werden, wo die Verpackung 6 in der abgesenkten Stellung auf dem Förderer 9 platziert ist, und wo die Verpackung 6 in der angehobenen Stellung auf der Trägereinheit 10 positioniert ist. Die vertikale Verschiebung des Stabs zwischen der angehobenen und der abgesenk ten Stellung wird durch Verbinden des Stabs mit einem Linearmotor (nicht gezeigt) erzielt.
Innerhalb der Verpackungsmaschine werden die Verpackungen 6 intermittierend befördert und behandelt, und ein Maschinenzyklus umfasst eine Verpackungsindexierungszeit und eine Zeit, wenn der Förderer 9 stationär ist und die Verpackung 6 von diesem zur Behandlung entfernt werden kann.
Im Folgenden wird der Maschinenzyklus für einen Fall beschrieben, bei dem nur ein Emitter 5, ein Trageelement 12 in der Trägereinheit 10 usw. vorhanden sind. Der Förderer 9 indexiert eine Verpackung 6 an eine Stellung unter der Verpackungsöffnung 8 des Gehäuses 4. Kurz gesagt, ist die Vorrichtung 1 dann dazu ausgelegt, die Verpackung 6 durch die Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 und in das Trageelement 12 zu heben. Das Trageelement 12 befindet sich in der ersten Stellung. Dann wird das Trageelement 12 in die zweite Stellung gedreht. Nach der Drehung wird die Verpackung 6 in eine Stellung gehoben, in der sie zumindest teilweise den Emitter 5 umgibt. Ist die Verpackung 6 sterilisiert, wird sie zurück zum Trageelement 12 abgesenkt. Die Trägereinheit 10 dreht das Trageelement 12 zurück in die erste Stellung. Schließlich wird die Verpackung 6 aus dem Trageelement 12, aus der Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 abgesenkt und zum Förderer 9 zurückgebracht. Indem der Förderer 9 erneut indexiert wird, wird die nächste nicht sterilisierte Verpackung 6 in der Reihe der Verpackungen 6 unterhalb der Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 positioniert.
In 3 (linke Seite) ist der Fall gezeigt, bei dem es einen Emitter 5, aber zwei Trageelemente 12a, 12b, eines auf jeder Seite des Trennelements 11, gibt. Der Förderer 9 indexiert ei ne erste Verpackung 6 zu einer Stellung unterhalb der Verpackungsöffnung 8 des Gehäuses 4. Die Vorrichtung 1 ist dann dazu ausgelegt, eine erste Verpackung durch die Verpackungsöffnung 8 in dem Gehäuse 4 und in das erste Trageelement 12a zu heben. Das erste Trageelement 12a befindet sich in der ersten Stellung. Gleichzeitig ist die Vorrichtung 1 dazu ausgelegt, eine sterilisierte zweite Verpackung 6 von einer Stellung, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit 5, den Emitter, umgibt, hinunter zum zweiten Trageelement 12b abzusenken. Das zweite Trageelement 12b befindet sich in der zweiten Stellung. Als nächstes wird die Trägereinheit 10 gedreht, so dass das erste Trageelement 12a mit der ersten Verpackung 6 von der ersten Stellung in die zweite Stellung gedreht wird und zwar zur selben Zeit, wie das zweite Trageelement 12b mit der zweiten Verpackung 6 von der zweiten Stellung in die erste Stellung gedreht wird, siehe 4. Die Trägereinheit 10 wird 180° im Uhrzeigersinn gedreht, und die Haltemittel 16 in der Trägereinheit 10 halten die Verpackungen 6 während der Drehung. Dann wird die sterilisierte zweite Verpackung 6 von dem zweiten Trageelement 12b nach außen durch die Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 abgesenkt, d.h. sie wird zurück zum Förderer 9 gebracht. Zur selben Zeit wird die erste Verpackung 6 vom ersten Trageelement 12a gehoben, das sich nun innerhalb der inneren Kammer 2 befindet, in eine Stellung, in der die erste Verpackung 6 die Sterilisiereinheit 5 zumindest teilweise umgibt. Die erste Verpackung 6 wird durch den Emitter 5 sterilisiert. Da der Emitter 5 Elektronen durchgängig während des Betriebs der Vorrichtung 1 aussendet, beginnt die Sterilisierung der Innenseite der Verpackung 6 sobald ein Abschnitt der Verpackung 6 den Emitter 5 umgibt. Wenn der Emitter 5 vollständig umgeben ist, sterilisiert der Emitter 5 den Boden der Verpackung 6. Während der Sterilisierung wird der Förderer 9 indexiert, so dass eine dritte Verpackung 6 unterhalb der Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 positioniert wird. Die dritte Verpackung 6 ist die nächste nicht sterilisierte, stromaufwärts des Förderers 9 gelegene Verpackung 6. In der Vorrichtung 1 in den 3 und 4 werden zwei Verpackungen 6 gleichzeitig sterilisiert, und folglich muss der Förderer 9 zwei Verpackungen 6 indexieren, d.h. eine Doppelindexierung vornehmen, so dass die nächste nicht sterilisierte, stromaufwärts gelegene Verpackung 6 unterhalb der Öffnung 8, die sich am weitesten stromabwärts befindet (nach rechts in den Figuren). Wenn der Förderer 9 wieder stationär ist, wird die erste Verpackung 6 zurück zur Trägereinheit 10 abgesenkt, und die dritte Verpackung wird gleichzeitig in die Trägereinheit 10 gehoben. Während die erste Verpackung 6 zur äußeren Kammer 3 zurückkehrt, kann die dritte Verpackung 6 in die innere Kammer 2 gedreht werden. Die Drehung der Trägereinheit 10 erfolgt um weitere 180° im Uhrzeigersinn.
Die gesamte Sterilisierzeit ist relativ lang im Verhältnis zur gesamten Zykluszeit, da sie über wenigstens einen Verpackungsindexierschritt hinweg andauert. Durch Vorsehen einer schnellen Anhebung/Absenkung und Drehung der Verpackungen kann die Sterilisierung selbst durch Teile des stationären Abschnitts des Maschinenzyklus andauern.
Im Folgenden werden der Emitter 5 und die Elektronenstrahlsterilisierung kurz beschrieben. Der Emitter 5 sendet einen Elektronenstrahl durch ein Austrittsfenster 21 aus. Der Emitterkörper 5 hat die Form eines Zylinders mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, und das Austrittsfenster 21 befindet sich in einem ersten Ende des Zylinders. Im zweiten Ende des Emitters 5 befinden sich Mittel 7 zum Befestigen des Emitters 5 am Gehäuse 4. Somit hängt der Emitter 5 von der oberen inneren Wand der inneren Kammer 2 des Gehäuses 4, wobei das Austrittsfenster 21 nach unten in Richtung auf einen Abschnitt des Trageelements 12 der Trägereinheit 10 gewandt ist.
Der Emitterkörper 5 weist im Allgemeinen eine Vakuumkammer auf, in der ein Faden bzw. Glühdraht und ein Käfig vorgesehen sind. Der Glühdraht kann aus Wolfram bestehen. Wird elektrischer Strom durch den Glühdraht eingespeist, bewirkt der elektrische Widerstand des Glühdrahts, dass der Glühdraht auf eine Temperatur in der Größenordnung von 2000°C erhitzt wird. Die Erwärmung bewirkt, dass der Glühdraht eine Elektronenwolke ausgibt. Ein mit einer Anzahl von Öffnungen versehener Käfig umgibt den Glühdraht. Der Käfig dient als Faraday'scher Käfig und hilft bei der kontrollierten Verteilung der Elektronen. Die Elektronen werden durch eine Spannung zwischen dem Käfig und dem Austrittsfenster 21 beschleunigt. Die verwendeten Emitter werden allgemein als Niederspannungselektronenstrahlemitter bezeichnet, wobei die Emitter normalerweise eine Spannung unter 300 kV haben. In dem offenbarten Design liegt die Beschleunigungsspannung im Bereich von 70-85 kV. Diese Spannung resultiert in einer kinetischen (Bewegungs-)Energie von 70-85 keV in Bezug auf jedes Elektron. Das Elektronenaustrittsfenster 21 ist im Wesentlichen plan. Des Weiteren besteht das Austrittsfenster aus einer Metallfolie und hat eine Dicke in der Größenordnung von 6 μm. Ein aus Aluminium gebildetes Stütznetz stützt das Austrittsfenster 21. Ein Emitter dieser Art ist in der US-B1-6,407,492 genauer beschrieben. In der US-A-5,637,953 ist ein weiterer Emitter offenbart. Dieser Emitter weist im Allgemeinen eine Vakuumkammer mit einem Austrittsfenster auf, wobei ein Glühdraht und zwei Fokussierblechen in der Vakuumkammer vorgesehen sind. In der US-A-5,962,995 wird noch ein weiterer Emitter offenbart, wobei die Vakuumkammer innerhalb eines länglichen Teils gebildet ist, und wobei das einen Elektronengenerator umgebende Gehäuse mit Öffnungen versehen ist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Elektronengenerators sowie zwischen dem Elektronengenerator und dem Fenster gebildet sind. Für eine genauere Beschreibung dieser unterschiedlichen Emitter wird auf die obigen Patente verwiesen. Es ist vorgesehen, dass diese Emitter und andere Emitter in dem beschriebenen System verwendet werden können.
So lange sich die Elektronen in der Vakuumkammer befinden, laufen sie entlang von Linien, die durch die dem Käfig und dem Fenster 21 zugeführte Spannung definiert sind, doch sobald sie den Emitter durch das Emitterfenster 21 verlassen, beginnen sie, sich in mehr oder weniger unregelmäßigen Pfaden (Streuung) zu bewegen. Diese Elektronen werden verlangsamt, wenn sie u.a. mit Luftmolekülen, Bakterien, der Verpackung 6 und den Wänden des Gehäuses 4 kollidieren. Die Abnahme der Geschwindigkeit der Elektronen, d.h. der Verlust an kinetischer Energie, führt zur Emission von Röntgenstrahlen in alle Richtungen. Die Röntgenstrahlen verbreiten sich entlang gerader Linien. Trifft ein solcher Röntgenstrahl auf die innere Wand des Gehäuses 4 (oder einen anderen Teil), dringt der Röntgenstrahl eine bestimmte Strecke in das Material ein und bewirkt die Aussendung neuer Röntgenstrahlen in alle Richtungen vom Eintrittspunkt des ersten Röntgenstrahls. Jedes Mal, wenn ein Röntgenstrahl auf die Wand des Gehäuses auftritt und einen sekundären Röntgenstrahl zur Folge hat, ist die Energie etwa 700- bis 1000-fach niedriger, abhängig von der Wahl des Materials für das Gehäuse 4. Edelstahl besitzt einen Verkleinerungsfaktor von etwa 800, d.h. die Energie eines sekundären Röntgenstrahls wird um das etwa 800-Fache in Bezug auf den primären Röntgenstrahl reduziert. Blei ist ein Material, das oft in Erwägung gezogen wird, wenn Strahlung involviert ist. Blei hat einen niedrigeren Verkleinerungsfaktor, hat aber andererseits einen höheren Widerstand gegenüber dem Aussenden von Röntgenstrahlen durch das Material. Wenn die Elektronen durch eine Spannung von etwa 80 kV beschleunigt werden, erhält jedes davon eine kinetische Energie von etwa 80 keV. Um sicherzustellen, dass die Röntgenstrahlen dieses Energieniveaus nicht durch das Gehäuse 4 hindurchgelangen, sind das Gehäuse 4 sowie das Trennelement 11 und die obere Scheibe 13 aus Edelstahl mit einer Dicke von 22 mm hergestellt. Diese Dicke ist für Röntgenstrahlen berechnet, die senkrecht zur Wand laufen. Jedweder Röntgenstrahl, der in Bezug auf die Wand schräg läuft, wird eine längere Strecke in der Wand erfahren, um dieselbe Tiefe zu erreichen, d.h. die Wand wird dicker erscheinen. Die Wanddicke ist durch die staatlichen Bestimmungen für die Strahlungsmenge außerhalb des Gehäuses 4 bestimmt. Heute liegt der Grenzwert, unter dem die Strahlung liegen muss, bei 0,1 μSv/h, gemessen bei einer Entfernung von 0,1 m von jeder erreichbaren Oberfläche, d.h. außerhalb der Abschirmung. Es sollte beachtet werden, dass die Wahl des Materials und der Abmessungen durch gegenwärtig anzuwendende Bestimmungen beeinflusst wird, und dass neue Bestimmungen die Wahl des Materials oder der Abmessungen verändern können. Die Energie jedes Elektrons (80 keV) und die Anzahl der Elektronen bestimmen die Gesamtenergie der Elektronenwolke. Diese Gesamtenergie führt zu einem Gesamtenergietransfer an die zu sterilisierende Oberfläche. Diese Strahlungsenergie wird in der Einheit Gray (Gy) gemessen. Zusammen mit anderen Faktoren hängt das Sterilisierungsniveau von der Zeit, die die Verpackung der Elektronenwolke ausgesetzt ist, und von der Größe der Strahlungsenergie ab.
Wie zuvor erwähnt, ist der Elektronenstrahlemitter 5 ein Niederspannungselektronenemitter. Die Verwendung eines Niederspannungselektronenemitters minimiert die Gefahr von strahlungsbedingten Änderungen, wie beispielsweise Produktfremdgeschmack, der von der bestrahlten Verpackung abgeleitet werden kann. Ferner versteht es sich von selbst, dass ein Niederspannungselektronenemitter einen geringeren Energieverbrauch zur Folge hat und eine geringere Notwendigkeit für eine starke Abschirmung, weil die Elektronen und die Röntgenstrahlen weniger Energie aufweisen. Ferner wird die Handhabung der Röntgenstrahlen und des gebildeten Ozons (O₃) vereinfacht, da relativ kleine Mengen in einem Niederspannungselektronenemitter gebildet werden. Darüber hinaus kann bei der Verwendung von Niederspannung der Emitter selbst relativ klein gehalten werden.
Obgleich der Elektronstrahlemitter 5 nicht durchgängig während des Betriebs des Sterilisierungssystems in Benutzung ist, d.h. es gibt Zeiträume im Maschinenzyklus, in denen sich keine Verpackung 6 am Emitter 5 befindet, ist der Emitter 5 immer noch die ganze Zeit in Betrieb, d.h. er sendet kontinuierlich Elektronen aus.
Die Stromspeisung durch den Glühdraht hängt vom ausgewählten Strahlungsniveau und dem Bereich der zu sterilisierenden Oberfläche ab.
Im Folgenden wird die Abschirmung der Sterilisiervorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 1a-b und 2a-b beschrieben. Um gegenwärtig anwendbare Grenzwerte für die Strahlung außerhalb des Gehäuses 4 zu erzielen, wird in Betracht gezogen, dass die Röntgenstrahlen zweimal auf eine Wand auftreffen müssen, bevor sie in die äußere Umgebung entweichen. Wenigstens einer dieser Treffer muss in eine Wand von deutlicher Dicke erfolgen, die in diesem Fall momentan mit 22 mm Edelstahl angesetzt wird.
Es gibt zwei zu betrachtende Stellungen des Trennelements 11. Die erste ist als Position A und die andere als Position B bezeichnet.
Position A, die in 1a-b gezeigt ist, deckt die zuvor beschriebene erste und zweite Stellung der Trägereinheit 10 ab, d.h. die Trägereinheit 10 ist so angeordnet, dass deren Trennelement 11 die innere und die äußere Kammer 2, 3 voneinander trennt. In 1a ist gezeigt, dass das Trennelement 11 in einer Ebene angeordnet ist, die im Wesentlichen senkrecht auf der Papierebene steht und als eine Wand zwischen der inneren und der äußeren Kammer 2, 3 dient und im Wesentlichen alle Röntgenstrahlen daran hindert, ihren Weg aus der äußeren Kammer 3 hinaus zu finden, ohne dazu gezwungen zu werden, entweder auf wenigstens die Wand der inneren Kammer 2 oder das Trennelement 11 aufzutreffen, d.h. die Mittelplatte, bevor sie die innere Kammer 2 verlassen.
Es ist möglich, das Gewicht des Trennelements 11 zu verringern, indem Teile 22 aus den oberen Seitenenden, die der oberen Scheibe am nächsten angeordnet sind, geschnitten werden, siehe 5. Dies wird durch das Studium des Winkels deutlich, mit dem die Röntgenstrahlen durch die Ausschnitte 22 hindurch treten müssen. Es wird erkannt, dass der Winkel etwa 90° in Bezug auf eine gedachte längslaufende Mittellinie des Emitters 5 betragen muss, d.h. die Richtung der Röntgenstrahlen muss fast horizontal in 1a sein. Mit einer solchen Richtung der Röntgenstrahlen können sie nicht durch die Verpa ckungsöffnungen 8 hindurchgelangen, ohne dass sie auf eine der Wände der äußeren Kammer 3 oder eine gegenüberliegende zweite Trägereinheit 10 auftreffen müssen.
Es besteht eine geringe Möglichkeit, dass ein Röntgenstrahl auf die Wand der inneren Kammer 2 auftrifft und es schafft, aus der Verpackungsöffnung 8 zu entweichen. Diese Möglichkeit wird jedoch durch zwei Abschirmplatten 23, in 8 gezeigt, ausgeschaltet. Die Platten 23 sind unter dem Gehäuse 4 (durch die innere und äußere Kammer 2, 3 gebildet) in einem äußeren Gehäuse 24 (das später beschrieben wird) befestigt und so angeordnet, dass ihre Längsachsen mit der Laufrichtung des Förderer 9 fluchten. Diese Platten 23 zwingen den Röntgenstrahl, ein zweites Mal aufzutreffen, bevor er in die äußere Umgebung der Sterilisiervorrichtung austritt.
Ferner wird es sich verstehen, dass, da die Trägereinheit 10 dazu in der Lage sein sollte zu rotieren, ein enger Spalt zwischen der äußeren Umgebung und den Gehäusewänden bestehen muss. Somit besteht ein geringes Risiko, dass die Röntgenstrahlen durch den Spalt austreten können, nachdem sie auf die Wand der inneren Kammer 2 aufgetroffen sind. Wenn diese Röntgenstrahlen jedoch nicht auf die Wände der äußeren Kammer 2 auftreffen, werden sie auf eine der beiden Abschirmplatten 23 auftreffen.
Um sicherzustellen, dass kein Röntgenstrahl durch den engen Raum unterhalb der unteren Scheibe 14 austritt, ist ferner die untere Scheibe 14 mit einem Abschirmteil 25, das zwischen den beiden Öffnungen 15 angeordnet ist, ausgestattet. Das Abschirmelement 25 kann beispielsweise die Form eines Doppelflügels, wie in 5 gezeigt, haben.
In der anderen Stellung B, in 2a-b gezeigt, ist das Trennelement 11 90° in Bezug auf die Stellung A abgewinkelt, d.h. es ist in einer Ebene parallel zur Papierebene angeordnet. In dieser Stellung trennt das Trennelement 11 nicht die innere und die äußere Kammer 2, 3, sondern die obere und die untere Scheibe 13, 14 übernehmen die Abschirmung. In 2a ist gezeigt, dass die äußere Umgebung der oberen Scheibe 13 eine kurze Strecke entlang der entsprechenden äußeren Umgebung des Emitters 5, bei Bezugnahme auf Achse A, verläuft. Auf diese Weise werden die Elektronen und jegliche Röntgenstrahlen daran gehindert, unmittelbar durch die Durchlässe zwischen der inneren und äußeren Kammer 2, 3, d.h. die Durchlässe auf jeder Seite des Trennelements 11, geleitet zu werden. Elektronen und Röntgenstrahlen, die gerade nach unten vom Emitter 5 geleitet oder in eine Richtung hin zur Achse A abgelenkt werden, werden zuerst auf die obere Scheibe 13 oder auf ein Gehäuse auftreffen, das die Befestigungsmittel der Trägereinheit 10 bedeckt, und dann auf die Wand der inneren Kammer 2, bevor sie die innere Kammer 2 verlassen, d.h. es wird eine ausreichende Reduzierung der Energie erreicht. Elektronen und Röntgenstrahlen, die eine Richtung weg von der Achse A abgelenkt werden, werden zuerst auf die Wand der inneren Kammer 2 und dann beispielsweise auf die untere Scheibe 14 auftreffen. In dieser Stellung schirmt die untere Scheibe 14 die Verpackungsöffnung 8 in der äußeren Kammer 3 wirksam ab.
Während der Sterilisierung wird Ozon in der inneren Kammer 2 gebildet, und um dazu in der Lage zu sein, dies zu steuern, abzulüften und zu entfernen, ist ein Strom eines gasförmigen Fluids durch die Vorrichtung 1 vorgesehen. Im Folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsformen des gasförmigen Fluidsystems beschrieben. In beiden Ausführungsformen ist das Fluid sterile Luft, aber es wird in Betracht gezogen, jedwedes gasförmiges Fluid zu verwenden, das für das Anwendungsgebiet geeignet ist, in dem die Vorrichtung 1 zur Anwendung kommt.
Die Funktion des Luftsystems besteht in der Schaffung eines Stroms aus einem gasförmigen Fluid durch die Sterilisiervorrichtung.
In der ersten, in 6 gezeigten Ausführungsform verläuft dieser Strom aus gasförmigem Fluid von der inneren Kammer 2, durch die Trägereinheit 10, durch die äußere Kammer 3, durch die Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 zu einem äußeren Gehäuse 24, und durch wenigstens einen Abschnitt des äußeren Gehäuses 24 in eine Richtung hin zu einem Auslass 26 für ein gasförmiges Fluid.
Das äußere Gehäuse 24 wird verwendet, um den Luftstrom zu steuern und umfasst ein U-förmiges Element in Verbindung mit dem Gehäuse 4. Die U-Form ist dazu ausgelegt, einen Tunnel zu bilden, der sich entlang eines Abschnitts des Förderers 9 erstreckt. Der mittlere Abschnitt des U ist am Boden des Gehäuses 4 befestigt und die Beinabschnitte des U sind zum Förderer 9 hin gerichtet, so dass ein Bein auf jeder Seite des Förderers 9 angeordnet ist. Folglich fungiert der Verpackungsförderer 9 als ein Boden des Tunnels, und der mittlere Abschnitt der U-Form fungiert als ein Dach. Das U-förmige Element 24 besteht aus einem dünnen Blech. Links in der Figur befindet sich eine Verpackungszustellung 24a im äußeren Gehäuse 24 und rechts in der Figur befindet sich ein Verpackungsauslauf(vorschub) 24b zum Füll- und Versiegelungsabschnitt der Maschine.
Das Luftsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine Zuleitung 27 an steriler Luft, die sich im unteren Abschnitt der inneren Kammer 2 nahe den Emitterbefestigungsmitteln 7 befindet. Die Luft wird in die Kammer 2 durch einen Ventilator 28 gepumpt, beispielsweise ein Gebläse oder eine Pumpe, und ist dazu ausgelegt, entlang dem Emitter 5 nach unten zur Trägereinheit 10 zu fließen, durch die Trägereinheit 10, in die äußere Kammer 3 und weiter nach unten durch die Öffnungen 8 im Boden des Gehäuses 4. Ein Auslass 26 für gasförmiges Fluid, zum Entleeren von gasförmigem Fluid wie beispielsweise Luft, befindet sich im äußeren Gehäuse 24 an einer Stelle, versetzt von der Gehäuseöffnung 8 in eine der Laufrichtung des Förderers 9 entgegengesetzte Richtung. Die Sterilisierung der Luft erfolgt durch eine Luftfiltereinheit 29, die sich zwischen dem Ventilator 9 und der Luftzuleitung 27 der Kammer 2 befindet. Die Luftfiltereinheit 29 kann beispielsweise einen so genannten HEPA-Filter enthalten (der im Stand der Technik bekannt ist und somit nicht näher beschrieben wird).
Ferner wird der Luftstrom durch das äußere Gehäuse 24 durch Luft vom Füllabschnitt der Maschine erhöht, die in die der Laufrichtung des Förderers 9 entgegengesetzte Richtung fließt. Der Luftstrom ist durch die Pfeile C dargestellt. Somit arbeitet der Füllabschnitt mehr oder weniger als eine Luftzuführung für den sterilisierten Abschnitt der Maschine. Die Luft würde jedoch am nächsten zum Förderer 9 fließen, d.h. im unteren Abschnitt des äußeren Gehäuses 24, wird durch eine Entleerungsrohr 30, das sich in dem Bereich nahe der Verpackungsauslassöffnung des äußeren Gehäuses 24 befindet, abgelüftet.
Der Luftauslass 26 ist mit einer Ozonfiltereinheit 31 verbunden, umfassend zum Beispiel einen Ozonkatalysator, Heizer oder Wäscher, der wiederum mit dem Ventilator 28 und der Luftfiltereinheit 29 verbunden ist. Die Austrittsluft wird damit von Ozon gereinigt und sterilisiert und dann zurück ins Luftsystem geführt.
Das Luftsystem enthält ferner eine Schaltung, die die Funktion hat, nicht sterile Luft am Eintreten in das äußere Gehäuse 24 an der Verpackungseinlassöffnung zu hindern und gleichzeitig Luft aus der inneren Kammer 2 oder dem Füllabschnitt daran zu hindern, durch das äußere Gehäuse 24 an derselben Stelle zu entweichen. Deshalb sind zwei Abzweigungen der Luftfiltereinheit 29 nachgeordnet vorgesehen, eine erste Abzweigung, die Luft der Kammer 2 zuleitet und eine zweite Abzweigung, die mit einem Einlass 32 in das äußere Gehäuse 24 verbunden ist. Der Einlass 32 ist in dem äußeren Gehäuse 24 mit Abstand zum Luftauslass 26 in eine der Laufrichtung der Verpackungen 6 entgegengesetzte Richtung angeordnet. Ferner ist das Einlassrohr 32 leicht schräg, so dass die Luft, die in das äußere Gehäuse 24 vom Einlass 32 strömt, nicht direkt nach unten gerichtet ist, sondern leicht nach vorne in Laufrichtung der Verpackung 6, wodurch eine Luftsperre geschaffen wird, die die nicht sterile, von außen kommende Luft wirksam daran hindert einzudringen und die Luft innerhalb des äußeren Gehäuses 24 in eine Richtung hin zum Luftauslass 26 leitet.
Das Luftsystem umfasst ferner wenigstens ein Saugrohr 33, das sich im oberen Abschnitt des äußeren Gehäuses 24 befindet, wobei das Rohr 33 nach unten in Richtung der Öffnungen der Verpackungen 6 zeigt, um die Luft in die Verpackungen zu ventilieren, bevor sie das äußere Gehäuse 24 verlässt. Das Saugrohr 33 ist mit der Ozonfiltereinheit 31 verbunden, so dass die Luft, die aus den Verpackungen 6 ventiliert wird, gefiltert und zum System zurückgeführt wird.
Die Luftströmung durch das System kann durch Drosselventile 34 gesteuert und reguliert werden, und bevorzugt ist ein Drosselventil in der Abzweigung zwischen der Luftfiltereinheit 29 und der Zuführung 27 zur inneren Kammer 2 vorgesehen und ein weiteres Ventil zwischen dem Saugrohr 33 und der Ozonfiltereinheit 31.
Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform in Bezug auf 7 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird der Strom an gasförmigem Fluid stattdessen vom äußeren Gehäuse 24 in eine Richtung hin zur Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4, durch die Öffnung 8 und in die äußere Kammer 3 hinein, durch die Trägereinheit 10 und durch die innere Kammer 2 zu einem Auslass für ein gasförmiges Fluid, der sich in der inneren Kammer 2 befindet, erzeugt. Somit ist der Strom in Bezug auf die erste Ausführungsform mehr oder weniger umgekehrt. Das Design des Luftsystems ist ziemlich ähnlich, und somit sind einige der Bezugsziffern für beide Ausführungsformen gleich. Es werden nur die Unterschiede zwischen den beiden Systemen erklärt.
Die Öffnung in dem äußeren Gehäuse 24, die dem Füllabschnitt der Maschine zugewandt ist, fungiert als eine erste Zuführung 25 für sterile Luft. Sterile Luft aus dem Füllabschnitt strömt in die der Laufrichtung des Förderers 9 entgegensetzte Richtung, und die Luftströmung ist durch die Pfeile C dargestellt. Die Menge an Luft von dem Füllabschnitt ist groß, demzufolge wird etwas Luft direkt aus dem äußeren Gehäuse 24 durch eine Ableitung 38 abgeleitet. Eine zweite Luftzuführung erfolgt durch den oben genannten Einlass 32 in das äußere Gehäuse 24. Der Einlass 32 befindet sich innerhalb des äußeren Gehäuses 24 mit einem Abstand zur Verpackungsöffnung 8 in eine der Laufrichtung der Verpackungen 6 entgegengesetzte Richtung, und das Einlassrohr 32 ist leicht geneigt, so dass die Luft, die in das äußere Gehäuse 24 vom Einlass 32 strömt, nicht direkt nach unten gerichtet ist, sondern leicht nach vorne in die Laufrichtung der Verpackungen 6, wodurch eine Luftsperre geschaffen wird, die nicht sterile Luft wirksam daran hindert, von außen einzudringen, und die Luft innerhalb des äußeren Gehäuses 24 in eine Richtung hin zur Verpackungsöffnung 8 leitet.
Links in der Figur befindet sich eine Verpackungszustellung 24a im äußeren Gehäuse 24, und rechts in der Figur befindet sich ein Verpackungsauslauf(vorschub) 24b zum Füll- und Versiegelungsabschnitt der Maschine.
Die innere Kammer 2 hat einen Auslass 36 für sterile Luft, der sich im oberen Abschnitt der inneren Kammer 2 nahe den Emitterbefestigungsmitteln 7 befindet. Die Luft wird aus der Kammer 2 durch einen Ventilator 28, beispielsweise ein Gebläse oder eine Pumpe, gesogen. Vor dem Erreichen des Ventilators 28 wird die Luft in einer Ozonfiltereinheit 31 gefiltert, die beispielsweise einen Ozonkatalysator, Heizer oder Wäscher aufweist. Die austretende Luft wird dadurch vom Ozon gereinigt. Ein Teil der Luft kehrt dann in das äußere Gehäuse 24 über den Einlass 32 zurück, und ein Teil wird durch einen Auslass 37 entleert.
Die Sterilisierung der Luft erfolgt durch eine Luftfiltereinheit 29, die sich zwischen dem Ventilator 28 und dem im äußeren Gehäuse 24 angeordneten Einlass 32 befindet. Die Luftfil tereinheit 29 kann beispielsweise ein so genannter HEPA-Filter (der im Stand der Technik bekannt ist und demzufolge nicht weiter beschrieben wird) sein.
Mit dieser Ausgestaltung wird Luft dem äußeren Gehäuse 24 durch die erste und zweite Zuführung 32, 35 zugeführt, wobei die beiden Zuführungen auf jeder Seite der Verpackungsöffnung 8 angeordnet sind. Ein Strom von jeder Zuführung 32, 35 ist im Wesentlichen durch das äußere Gehäuse 24 hin zur Verpackungsöffnung 8 gerichtet. Mithilfe des Ventilators 28 wird ein Luftstrom erzeugt durch die Verpackungsöffnung 8 und in die äußere Kammer 3, durch die Trägereinheit 10 und durch die innere Kammer 2 zum Auslass 36, der sich in der inneren Kammer 2 befindet.
Der Luftstrom durch das System kann durch Drosselventile 34 gesteuert und geregelt werden, und bevorzugt ist ein Drosselventil zwischen der Ozonfiltereinheit 31 und dem Auslass 36 und eines zwischen dem Auslass 37 und der Filtereinheit 29 vorgesehen.
Das Luftsystem gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ferner zumindest ein Saugrohr 33, das sich im oberen Abschnitt des äußeren Gehäuses 24 befindet, wobei das Rohr 33 nach unten zu den Öffnungen der Verpackungen 6 gerichtet ist, um in der Lage zu sein, die Luft in den Verpackungen 6 zu ventilieren, bevor diese das äußere Gehäuse 24 verlassen. Das Saugrohr 33 ist mit der Ozonfiltereinheit 31 verbunden, so dass die Luft, die aus den Verpackungen 6 hinaus ventiliert wird, gefiltert und zum System zurückgeführt wird.
Die Vorrichtung 1 umfasst auch einen Kühlwasserkreislauf zum Kühlen des Emitters, dieser Kreislauf wird jedoch nicht beschrieben.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Sterilisieren von zumindest teilweise gebildeten Verpackungen 6 in einer Verpackungsmaschine. In dem Verfahren sind eine innere Kammer 2 und eine äußere Kammer 3 vorgesehen, und eine Sterilisiereinheit 5 ist in der inneren Kammer 2 angeordnet, um zumindest die Innenseite wenigstens einer Verpackung 6 zu sterilisieren. Ferner ist eine Trägereinheit 10 vorgesehen, die wenigstens ein Trennelement 11 und wenigstens eine Verpackungstrageeinheit 12 aufweist. Die Rotation der Trägereinheit 10 erfolgt zwischen einer ersten Position, in der sich das wenigstens eine Verpackungstrageelement 12 in der äußeren Kammer 3 befindet und in der das wenigstens eine Trennelement 11 die innere Kammer 2 von der äußeren Kammer 3 trennt, und einer zweiten Stellung, in der sich die wenigstens eine Verpackung 6 in der inneren Kammer 2 befindet und in der das Trennelement 11 die innere Kammer 2 von der äußeren Kammer 3 trennt. Schließlich umfasst das Verfahren den Schritt des Vorsehens einer relativen Bewegung zwischen der Verpackung 6 und der Sterilisiereinheit 5, um diese in eine Stellung zu bringen, in der die Sterilisiereinheit 5 zumindest teilweise in der Verpackung 6 angeordnet ist, um sie zu behandeln. In einer Ausführungsform kann das Verfahren wie folgt beschrieben werden: Die Verpackung 6 wird durch die Verpackungsöffnung 8 in dem Gehäuse ⁴ und in das Trageelement 12 hinein gehoben, wenn sich das Trageelement 12 in der ersten Stellung befindet. Das Trageelement 12 wird an die zweite Stellung gedreht, und die Verpackung 6 wird auf eine Stellung angehoben, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit 5 umgibt. Die Verpackung 6 wird mit der Sterilisiereinheit 5 sterilisiert und wieder zurück zum Trageelement 12 abgesenkt. Das Trageelement 12 wird zurück zur ersten Stellung gedreht, und die Verpackung 6 wird aus dem Trageelement 12 und aus der Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 abgesenkt.
In ähnlicher Weise umfasst ein Verfahren zur Handhabung von mindestens zwei Verpackungen 6 in der Trägereinheit 10 die Schritte: Heben wenigstens einer ersten Verpackung 6 durch die Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4 und in das erste Trageelement 12a hinein, wobei sich das erste Trageelement 12a in der ersten Stellung befindet, und gleichzeitiges Absenken wenigstens einer sterilisierten zweiten Verpackung 6 aus einer Stellung, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit 5 umgibt, hinunter zum zweiten Trageelement 12b, wobei sich das zweite Trageelement 12b in der zweiten Stellung befindet, Drehen der Trägereinheit 10, so dass das erste Trageelement 12a mit der wenigstens ersten Verpackung 6 zur selben Zeit von der ersten Stellung in die zweite Stellung gedreht wird, wie das zweite Trageelement 12b mit der wenigstens zweiten Verpackung 6 von der zweiten Stellung in die erste Stellung gedreht wird, Absenken der sterilisierten zweiten Verpackung 6 von dem zweiten Trageelement 12b hinaus durch die Verpackungsöffnung 8 im Gehäuse 4, und gleichzeitiges Heben der ersten Verpackung 6 vom ersten Trageelement 12a, das sich innerhalb der inneren Kammer 2 befindet, in eine Position, in der die erste Verpackung 6 die Sterilisiereinheit 5 zumindest teilweise umgibt, und Sterilisieren der ersten Verpackung 6. Die in dem Verfahren verwendete Sterilisiereinheit 5 ist ein Elektronenstrahlemitter.
Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gegenstand und Schutzumfang der in den angehängten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
Die Erfindung wurde beispielsweise in Bezug auf das Sterilisieren von RTF-Verpackungen beschrieben und im Text wurde der Begriff „Verpackung" unter Bezugnahme auf eine füllfertige Packung (RTF-Verpackung) verwendet. Da jedoch die Sterilisiervorrichtung nicht ausschließlich für den Gebrauch von RTF-Verpackungen ist, sollte es sich verstehen, dass sich der Begriff „Verpackung" auch auf andere Arten teilweise gebildeter Verpackungen bezieht, wie beispielsweise schlauchförmige Rohlinge, d.h. Verpackungen, wo weder der Boden noch das Oberteil geformt sind. Im Falle eines schlauchförmigen Rohlings müssen die zweiten Verschiebemittel 20 so modifiziert werden, dass sie die Verpackung 6 auf wenigstens einer Seite halten, anstatt sie auf dem Boden zu halten. Darüber hinaus sollte es sich verstehen, dass der Begriff „Verpackung" auch andere, füllfertige Verpackungen abdeckt, beispielsweise Kunststoffflaschen und ähnliches.
In der beschriebenen Ausführungsform ist der Emitter 5 statisch und die Verpackung 6 wird in Richtung Emitter 5 angehoben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass es natürlich möglich ist, den Emitter 5 in Richtung Verpackung 6 anzuheben. Somit kann in der beschriebenen Ausführungsform der Emitter 5 beispielsweise nach unten in die Verpackung 6 abgesenkt werden, während sich die Verpackung noch an der Trägereinheit 10 befindet. Alternativ werden sowohl die Verpackung 6 als auch der Emitter 5 jeweils eine Strecke aufeinander zu bewegt.
Wie oben erwähnt, muss die Sterilisiereinheit 5 kein Niederspannungselektronenstrahlemitter sein. Stattdessen kann die Sterilisiereinheit 5 zum Beispiel eine Einheit zur chemischen Sterilisierung sein, die beispielsweise Wasserstoffperoxyd verwendet, oder eine Einheit mit einer UV-Lampe zum Sterilisieren mit UV-Strahlung. Wenn mit Wasserstoffperoxyd oder UV-Strahlung sterilisiert wird, kann die Vorrichtung geändert werden. Zum Beispiel können die Materialdicke der Gehäusewände und die kritischen Abschnitte der Trägereinheit 10 verringert werden. Außerdem sind bei der Anwendung der Wasserstoffperoxydsterilisierung die Größe und Form des Trennelements 11 nicht so entscheidend wie bei der Verwendung eines Elektronenstrahlemitters. Der Luftstrom wird jedoch entscheidender sein, und es können zusätzliche Auslässe zum Abführen von Ozon und Wasserstoffperoxyd aus der Kammer vorgesehen sein. Andererseits ist bei der Verwendung von UV-Strahlung stattdessen wichtig, dass das Trennelement 11 eine Größe und Form aufweist, die Lichtstrahlen daran hindert, aus den Kammern auszutreten, ohne wenigstens einmal irgendwo in den Kammern aufprallen zu müssen. Ferner können zur Minimierung des Reflexionsvermögens die Wände innerhalb der Kammer auch mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein.
In der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 zwei Emitter 5, Trägereinheiten 10 und innere Kammern 2, die aufeinander folgend in die Förderichtung der Verpackungsmaschine angeordnet sind und es möglich machen, zwei Verpackungen 6, die auf dem Förderer 9 aneinander angrenzen, gleichzeitig zu sterilisieren. Der Förderer 9 wird dann indexiert, so dass zwei aufeinander folgende Verpackungen 6 vor den Verpackungsöffnungen 8 im Gehäuse 4 bewegt werden. Al ternativ wird das in den Figuren gezeigte Gehäuse 4 90° um die Achse A in Bezug auf die Verpackungsförderrichtung gedreht. Zwei Verpackungsförderer 9 können dann Seite an Seite vorgesehen sein, wobei jeder jeweils eine Verpackung 6 indexiert.
Ferner kann das Trageelement 12 der Trägereinheit 10 modifiziert werden, um dazu in der Lage zu sein, mehr als eine Verpackung 6 zu tragen. Zum Beispiel können zwei Verpackungen 6 auf jeder Seite des Trennelements 11 vorgesehen sein. Die innere Kammer 2 ist dann mit zwei Emitters 5 ausgestattet. Wenn eine solche Ausführungsform auch zwei Trägereinheiten 10, zwei innere Kammern 2 (damit insgesamt vier Emitter) umfasst, kann der Förderer 9 jeweils vier teilweise gebildete Verpackungen indexieren, oder die Verpackungsmaschine ist mit Doppelförderern 9 (wie oben beschrieben) versehen, die jeweils zwei teilweise geformte Verpackungen 6 indexieren.
Ferner trägt die Trägereinheit 10 in der beschriebenen Ausführungsform zwei Verpackungen 6 mit einem Winkel von 180° voneinander. Alternativ ist der Winkel zwischen den Verpackungen 6 kleiner, beispielsweise kann der Winkel etwa 45° betragen. Die Trägereinheit 10 kann dann wenigstens acht Verpackungen 6 tragen, oder sechzehn Verpackungen 6, wenn zwei Verpackungen bei jeweils 45° geladen werden. Die Rotation der Trägereinheit 10 kann dann in Schritten von 45° erfolgen und der Emitter oder die Emitter 5 können bei einem oder mehreren der Schritte angeordnet werden, bevorzugt an einer Position, die dem Eintritt der Verpackungen von der äußeren Kammer 3 gegenüberliegt. In einer Ausführungsform der oben beschriebenen Art kann die Trägereinheit 10 mit mehr Trennelementen 11, zum Beispiel acht, ausgestattet sein, und aufgrund der größeren Anzahl an Rotationsschritten der Trägereinheit 10 verbleibt jede Verpackung einen längeren Zeitraum in der Trägereinheit 10. Wird die Trägereinheit groß, mit vielen Trennelementen ausgestaltet, müssen die Emitter nicht gegenüber dem Eingang der Verpackungen, d.h. 180° vom Eingang, angeordnet sein, sondern können mit einem anderen Winkel, beispielsweise 90° angeordnet sein. Auf ähnliche Weise müssen sich auch der Eingang und der Ausgang der Verpackungen nicht am selben Platz befinden. Beispielsweise kann der Ausgang der Verpackungen an einen anderen Winkel als der Eingang der Verpackungen aufweisen, beispielsweise 180°.
Es wurde beschrieben, dass die Trägereinheit 10 von einem Servomotor angetrieben wird. Wenn der Servomotor nicht mit der Rotationsachse der Trägereinheit 10 fluchtend angeordnet werden kann, oder wenn es mehr als eine Trägereinheit 10 in der Vorrichtung gibt, können Riemenantriebe zwischen den Wellen und dem Servomotor vorgesehen sein. Alternativ kann ein Servomotor bei jeder Trägereinheit 10 vorgesehen sein.
Die Rotation der Trägereinheit 10 erfolgt im Uhrzeigersinn, aber es sollte sich verstehen, dass sie genauso gut entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgen kann. Alternativ können die ersten 180° einer Drehung in eine Richtung und die restlichen 180° in die andere Richtung erfolgen.
In der zweiten Ausführungsform des Luftsystems sind zwei Zuführungen 32, 35 von steriler Luft vorgesehen. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die Anzahl an Zuführungen sowie deren Position von dem abweichen können, was gezeigt wurde.
Ferner kann die Sterilisiereinheit 5, wie oben erwähnt, mehr als einen Elektronenstrahlemitter aufweisen.
Schließlich wurde der Emitter als ein Austrittsfenster 21, das sich in einem ersten Ende des Zylinderkörpers befindet, aufweisend beschrieben. Es sollte sich verstehen, dass das Austrittsfenster in einer anderen Position angeordnet sein kann, wie beispielsweise an der Umhüllungsfläche des Zylinderkörpers. Diese Ausgestaltung ist zum Beispiel in der US-B1-6,407,492 beschrieben.

Claims

Vorrichtung (1) zum Sterilisieren wenigstens teilweise geformter Verpackungen (6) in einer Verpackungsmaschine, wobei die Vorrichtung (1) eine innere Kammer (2) und eine äußere Kammer (3) umfasst, wobei die innere Kammer (2) mit einer Sterilisiereinheit (5) ausgestattet ist, um zumindest die Innenseite wenigstens einer teilweise geformten Verpackung (6) zu sterilisieren, wobei die Vorrichtung (1) ferner eine Trägereinheit (10) umfasst, die wenigstens ein Trennelement (11) und wenigstens ein Verpackungstrageelement (12) enthält, wobei die Trägereinheit (10) zum Rotieren ausgelegt ist zwischen einer ersten Stellung, in der das wenigstens eine Verpackungstrageelement (12) in der äußeren Kammer (3) angeordnet und dazu ausgelegt ist, zurückzukehren und wenigstens eine Verpackung (6) aufzunehmen, und in der das wenigstens eine Trennelement (11) die innere Kammer (2) von der äußeren Kammer (3) trennt, und einer zweiten Stellung, in welche die Trägereinheit (10) rotiert hat und die wenigstens eine Verpackung (6) in die innere Kammer (2) verschoben hat, und in der das wenigstens eine Trennelement (11) die innere Kammer (2) von der äußeren Kammer (3) trennt, und wobei die Vorrichtung (1) ferner Mittel umfasst zum Bereitstellen einer relativen Bewegung zwischen der Verpackung (6) und der Sterilisiereinheit (5), um diese in eine Stellung zu bringen, in der die Sterilisiereinheit (5) zumindest teilweise in der Verpackung (6) angeordnet ist, um sie zu behandeln.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die innere und äusere Kammer (2, 3) ein Gehäuse (4) bilden, und die Trägereinheit (10) drehbar mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die relative Bewegung zwischen der Verpackung (6) und der Sterilisiereinheit (5) einschließt, dass sich die Verpackung (6) in Richtung Sterilisiereinheit (6) bewegt, um sie zu umgeben.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die äußere Kammer (3) mit einer Verpackungsöffnung (8) für den Eintritt und Austritt von Verpackungen (6) hin zu und weg von der Vorrichtung (1) versehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Trennelement (11) im Wesentlichen als eine Platte ausgebildet ist, und das Trageelement (12) zwei im Wesentlichen scheibenförmige Elemente umfasst, die beide senkrecht in Bezug auf das Trennelement (11) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die scheibenförmigen Elemente jeweils nicht drehbar mit einem entsprechenden Endabschnitt des Trennelements (11) verbunden sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die beiden scheibenförmigen Elemente jeweils mit wenigstens einer durchgehenden Öffnung (15) ausgestattet sind, wobei die Öffnungen (15) miteinander fluchten.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei das Trageelement (12) mit Haltemitteln (16), die mit den Öffnungen (15) fluchten, versehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die innere Kammer (2) einen ersten und einen zweiten Kammerabschnitt (2a, 2b) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die Sterilisiereinheit (5) im ersten Kammerabschnitt (2a) angeordnet ist, und wobei das Trageelement (12) in der zweiten Stellung in dem zweiten Kammerabschnitt (2b) angeordnet ist, so dass die Öffnungen (15) im Trageelement (12) dazu ausgelegt sind, mit der Sterilisiereinheit (5) zu fluchten, so dass die Verpackung (6) an die Position verschoben werden kann, in der sich die Sterilisiereinheit (5) zumindest teilweise in der Verpackung (6) befindet, um diese zu behandeln.
Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 4 und 7, wobei das Trageelement (12) in der ersten Stellung dazu ausgelegt ist, so positioniert zu werden, dass die Öffnungen (15) mit der Verpackungsöffnung (8) in dem Gehäuse (4) fluchten, so dass die Verpackung (6) in die Vorrichtung (1) ein- und austreten kann.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, die dazu ausgelegt ist, die Verpackung (6) durch die Verpackungsöffnung (8) im Ge häuse (4) und in das Trageelement (12) hinein anzuheben, wenn sich das Trageelement (12) in der ersten Stellung befindet, und das Trageelement (12) an die zweite Stellung zu drehen, die Verpackung (6) auf eine Stellung anzuheben, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit (5) umgibt, die Verpackung (6) mit der Sterilisiereinheit (5) zu sterilisieren, sie wieder zurück zum Trageelement (12) abzusenken, das Trageelement (12) zurück zur ersten Stellung zu drehen, und die Verpackung (6) aus dem Trageelement (12) und aus der Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) abzusenken.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, umfassend erste Verschiebemittel (17), die dazu ausgelegt sind, die Verpackung (6) vom Trageelement (12) zu einer Position zu heben, in der die Verpackung (6) die Sterilisiereinheit (5) zumindest teilweise umgibt, und die dazu ausgelegt sind, die Verpackung (6) zurück zum Trageelement (12) abzusenken.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, umfassend zweite Verschiebemittel (20), die dazu ausgelegt sind, die Verpackung (6) durch die Verpackungsöffnung (8) und in das Trageelement (12) zu heben, und die dazu ausgelegt sind, die Verpackung (6) aus dem Trageelement (12) und aus der Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) abzusenken.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägereinheit (10) wenigstens ein erstes und ein zweites Trageelement (12a, 12b) umfasst, wenigstens eines an jeder Seite des Trennelements (11), so dass das erste Trageelement (12a) dazu ausgelegt ist, sich zu drehen und eine erste Verpackung (6) von der ersten Stellung zur zweiten Stellung zu verschieben, wobei gleichzeitig ein zweites Trageelement (12b) dazu ausgelegt ist, sich zu drehen und eine zweite Verpackung (6) von der zweiten Stellung zur ersten Stellung zu verschieben.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, die dazu ausgelegt ist, eine erste Verpackung (6) durch die Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) und in das erste Trageelement (12a) hinein zu heben, wobei sich das erste Trageelement (12a) in der ersten Stellung befindet, und gleichzeitig eine zweite Verpackung (6) von einer Position, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit (5) umgibt, hinunter auf das zweite Trageelement (12b) abzusenken, wobei sich das zweite Trageelement (12b) in der zweiten Stellung befindet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, die dazu ausgelegt ist, eine erste Verpackung (6) von dem ersten Trageelement (12a) durch die Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) hinaus abzusenken, und gleichzeitig eine zweite Verpackung (6) von dem zweiten Trageelement (12b), wobei sich das zweite Trageelement (12b) in der zweiten Stellung befindet, auf eine Stellung zu heben, in der die zweite Verpackung (6) zumindest teilweise die Sterilisiereinheit (5) umgibt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Sterilisiereinheit (5) ein Elektronenstrahlemitter ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, wobei die Sterilisiereinheit (5) mehr als einen Elektronenstrahlemitter um fasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trageelement (12) dazu ausgelegt ist, mehr als eine Verpackung (6) zu tragen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die innere Kammer (2) mit einer Zufuhr (27) für gasförmiges Fluid ausgestattet ist, wobei die äußere Kammer (3) mit einem äußeren Gehäuse (24) über eine Verpackungsöffnung (8) in Verbindung steht, wobei das äußere Gehäuse (24) zumindest teilweise einen Verpackungsförderer (9) umgibt und mit einem Auslass (26) für gasförmiges Fluid ausgestattet ist, wobei sich der Auslass (26) in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) befindet, der von der Verpackungsöffnung (8) aus in eine der Laufrichtung des Verpackungsförderers (9) entgegengesetzte Richtung angeordnet ist, wobei die Zufuhr (27) und der Auslass (26) für das gasförmige Fluid dazu ausgelegt sind, einen Strom an gasförmigem Fluid von der inneren Kammer (2) durch die Trägereinheit (10), durch die äußere Kammer (3), durch die Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) hin zum äußeren Gehäuse (24) und durch wenigstens einen Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) in eine Richtung hin zum Auslass (26) für das gasförmige Fluid zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die innere Kammer (2) mit einem Auslass (36) für ein gasförmiges Fluid ausgestattet ist, wobei die äußere Kammer (3) über eine Verpackungsöffnung (8) mit einem äußeren Gehäuse (24) in Verbindung steht, wobei das äußere Gehäuse (24) zumindest teilweise einen Verpackungsförderer (9) umgibt und mit Zu führungen (32, 35) für gasförmiges Fluid ausgestattet ist, von denen sich wenigstens eine in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) befindet, der von der Verpackungsöffnung (8) aus in eine die Laufrichtung des Verpackungsförderers (9) bildende Richtung angeordnet ist, und von denen sich wenigstens eine in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) befindet, das von der Verpackungsöffnung (8) aus in eine der Laufrichtung des Verpackungsförderers (9) entgegensetzte Richtung angeordnet ist, wobei der Auslass (36) und die Zuführungen (32, 35) für das gasförmige Fluid dazu ausgelegt sind, einen Strom aus einem gasförmigen Fluid in Richtung Verpackungsöffnung (8) in dem Gehäuse (24), durch die Öffnung (8) und in die äußere Kammer (3), durch die Trägereinheit (10) und durch die innere Kammer (2) hin zum Auslass (36) für das gasförmige Fluid zu erzeugen.
Verfahren zum Sterilisieren zumindest teilweise gebildeter Verpackungen (6) in einer Verpackungsmaschine, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen einer inneren Kammer (2) und einer äußeren Kammer (3), Anordnen einer Sterilisiereinheit (5) in der inneren Kammer (2) zum Sterilisieren zumindest der Innenseite mindestens einer Verpackung (6), Bereitstellen einer Trägereinheit (10), umfassend wenigstens ein Trennelement (11) und wenigstens ein Verpackungstrageelement (12), Bewirken einer Drehung der Trägereinheit (10) zwischen einer ersten Stellung, in der sich das wenigstens eine Verpackungstrageelement (12) in der äußeren Kammer (3) befindet, und in der das wenigstens eine Trennelement (11) die innere Kammer (2) von der äußeren Kammer (3) trennt, und einer zweiten Stellung, in der sich das Verpackungstrageelement (12) in der inneren Kammer (2) befindet, und in der das Trennelement (11) die innere Kammer (2) von der äußeren Kammer (3) trennt, und Bewirken einer relativen Bewegung zwischen der Verpackung (6) und der Sterilisiereinheit (5), um sie in eine Stellung zu bringen, in der die Sterilisiereinheit (5) zumindest teilweise in der Verpackung (6) angeordnet ist, um sie zu behandeln.
Verfahren nach Anspruch 23, umfassend die Schritte: Heben der Verpackung (6) durch die Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) und hinein in das Trageelement (12), wenn sich das Trageelement (12) in der ersten Stellung befindet, Drehen des Trageelements (12) in die zweite Stellung, Heben der Verpackung (6) in eine Stellung, in der sie die Sterilisiereinheit (5) zumindest teilweise umgibt, Sterilisieren der Verpackung (6) mit der Sterilisiereinheit (5), Absenken derselben zurück zum Trageelement (12), Drehen des Trageelements (12) zurück in die erste Stellung, und Absenken der Verpackung (6) aus dem Trageelement (12) und aus der Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4).
Verfahren nach Anspruch 23, umfassend die Schritte: Heben wenigstens einer ersten Verpackung (6) durch die Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4) und in das erste Trageelement (12a) hinein, wobei sich das erste Trageelement (12a) in der ersten Stellung befindet, und gleichzei tiges Absenken einer sterilisierten zweiten Verpackung (6) aus einer Stellung, in der sie zumindest teilweise die Sterilisiereinheit (5) umgibt, hinunter zum zweiten Trageelement (12b), wobei sich das zweite Trageelement (12b) in der zweiten Stellung befindet, Drehen der Trägereinheit (10), so dass das erste Trageelement (12a) mit der ersten Verpackung (6) zur selben Zeit von der ersten Stellung in die zweite Stellung gedreht wird, wie das zweite Trageelement (12b) mit der zweiten Verpackung (6) von der zweiten Stellung in die erste Stellung gedreht wird, Absenken der sterilisierten zweiten Verpackung (6) von dem zweiten Trageelement (12b) hinaus durch die Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4), und gleichzeitiges Heben der ersten Verpackung (6) vom ersten Trageelement (12a), das sich innerhalb der inneren Kammer (2) befindet, in eine Position, in der die erste Verpackung (6) die Sterilisiereinheit (5) zumindest teilweise umgibt, und Sterilisieren der ersten Verpackung (6).
Verfahren nach einem der Ansprüche 23-25, wobei die Sterilisiereinheit (5) ein Elektronenstrahlemitter ist.
Verfahren nach Anspruch 23, umfassend die Schritte: Versehen der inneren Kammer (2) mit einer Zuführung (27) für gasförmiges Fluid, Bereitstellen der äußeren Kammer (3) in Verbindung mit einem äußeren Gehäuse (24) über eine Verpackungsöffnung (8), wobei das äußere Gehäuse (24) einen Verpackungsförderer (9) zumindest teilweise umgibt und mit einem Auslass (26) für ein gasförmiges Fluid ausgestattet ist, wobei sich der Auslass (26) in dem Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) befindet, der vom Verpackungsgehäuse (8) aus in einer der Laufrichtung des Verpackungsförderers (9) entgegengesetzten Richtung angeordnet ist, Erzeugen eines Stroms aus gasförmigem Fluid von der inneren Kammer (2) durch die äußere Kammer (3), durch die Verpackungsöffnung (8) in dem Gehäuse (4) hin zum äußeren Gehäuse (24) und durch wenigstens einen Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) in eine Richtung hin zum Auslass (26) des gasförmigen Fluids.
Verfahren nach Anspruch 23, umfassend die Schritte: Versehen der inneren Kammer (2) mit einem Auslass (36) für ein gasförmiges Fluid, Bereitstellen der äußeren Kammer (3) in Verbindung mit einem äußeren Gehäuse (4) über eine Verpackungsöffnung (8), wobei das äußere Gehäuse (24) zumindest teilweise einen Verpackungsförderer (9) umgibt und mit Zuführungen (32, 35) für gasförmiges Fluid versehen ist, von denen wenigstens eine sich in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) befindet, der von der Verpackungsöffnung (8) aus in einer die Laufrichtung des Verpackungsförderers (9) bildenden Richtung liegt, und von denen sich wenigstens eine in einem Abschnitt des äußeren Gehäuses (24) befindet, der von der Verpackungsöffnung (8) aus in einer der Laufrichtung des Verpackungsförderers (9) entgegengesetzten Richtung angeordnet ist, Erzeugen eines Stroms aus gasförmigem Fluid hin zur Verpackungsöffnung (8) im Gehäuse (4), durch die Öffnung (8) und in die äußere Kammer (3) hinein, durch die Trägereinheit (10) und durch die innere Kammer (2) zum Auslass (36) des gasförmigen Fluids.