本發(fā)明涉及一種包裝在加壓空間中的無菌填充和密封的方法。

背景技術(shù)：

1、目前，該設(shè)備用于將產(chǎn)品無菌填充到包裝中并將其密封，該設(shè)備在單獨(dú)的位置中執(zhí)行包裝的滅菌、活化(activation)、填充和密封中的各個(gè)過程，該包裝必須在空間內(nèi)移動(dòng)到這些位置；但是該空間要維持絕對(duì)清潔是很困難且復(fù)雜的，因?yàn)榘b從未滅菌環(huán)境到設(shè)備中的滅菌環(huán)境的進(jìn)入和離開產(chǎn)生空氣渦流，這可導(dǎo)致填充的產(chǎn)品的二次污染。由于它們的尺寸，這些裝置需要數(shù)百至數(shù)千升的滅菌空間，并且不僅需要對(duì)包裝的內(nèi)部部分進(jìn)行滅菌，還需要對(duì)包裝的外部部分進(jìn)行滅菌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的包裝的無菌填充的裝置和這種填充的方法通過使無菌空間最小化來改變包裝的無菌填充和密封的通常方法。該裝置的設(shè)計(jì)防止當(dāng)包裝進(jìn)入無菌室和離開它時(shí)空氣打旋，由此防止無菌室被外部未滅菌環(huán)境污染。本發(fā)明的本質(zhì)在于，在填充和密封之前，包裝和封閉件在無菌室空間外部被滅菌，這確保無菌室在工作循環(huán)期間不被污染。當(dāng)填充產(chǎn)品時(shí)，填充臂與包裝產(chǎn)生一個(gè)壓力無菌空間，該壓力無菌空間在填充期間也在無菌室外部。這確保在工作循環(huán)期間無菌室不被填充的產(chǎn)品污染。本發(fā)明的本質(zhì)還包括這樣的事實(shí)，在裝置的無菌室中，在比填充閥上方的產(chǎn)品壓力更高的壓力下封閉包裝是可能的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，若干過程在相同的時(shí)間同時(shí)發(fā)生，這顯著地縮短工作循環(huán)。無菌室、滅菌前室和功率元件柜中的滅菌介質(zhì)的過壓確保填充裝置的無菌清潔性。在每個(gè)工作循環(huán)期間本發(fā)明的本質(zhì)是評(píng)估包裝、無菌室空間、填充空間以及滅菌前室和功率元件柜的密封性，其防止無菌室被周圍的未滅菌環(huán)境或填充的產(chǎn)品污染，并且評(píng)估該裝置在填充臂的停駐位置對(duì)已經(jīng)與填充的產(chǎn)品接觸的填充臂的部件進(jìn)行清潔和滅菌的可能性。

2、用于解釋本發(fā)明的本質(zhì)的術(shù)語的描述

3、無菌室——滅菌空間，在其中發(fā)生在恒定過壓下對(duì)產(chǎn)品的填充和密封的過程

4、封閉件載體——用于將封閉件從封閉件的滅菌空間移動(dòng)到密封頭中，并且將無菌室與外空間隔開

5、包裝載體——用于將包裝移動(dòng)到裝置/從裝置移動(dòng)包裝并且在各個(gè)位置之間移動(dòng)包裝

6、填充臂——用于用產(chǎn)品填充空的包裝

7、包裝——例如，pet瓶

8、封閉件——例如，pet封閉件

9、產(chǎn)品——液體物質(zhì)，例如，牛奶、啤酒、葡萄酒、檸檬水、嬰兒食品、果汁、碳酸和非碳酸飲料、藥品，以及散裝物質(zhì)

10、滅菌介質(zhì)——例如，h2o2蒸氣

11、活化介質(zhì)——例如，滅菌氣態(tài)n2

12、滅菌——破壞給定環(huán)境、物體或裝置中的所有微生物的過程

13、活化——移除滅菌介質(zhì)并用活化介質(zhì)代替，從而產(chǎn)生保護(hù)性氣氛的過程

14、包裝滅菌站——施加滅菌介質(zhì)的場(chǎng)所

15、密封頭——用于活化包裝、封閉包裝、將無菌室與外部空間隔開以及將無菌室與包裝的活化空間連接

16、外部空間——無菌室外部的未滅菌空間

17、滅菌前室——將填充臂、密封頭和封閉件載體的軸與外部未滅菌環(huán)境隔開的空間

18、功率元件柜——將填充臂、密封頭和封閉件載體的功率元件與外部未滅菌環(huán)境隔開的空間

19、功率元件——例如，電動(dòng)馬達(dá)、伺服驅(qū)動(dòng)器、線性和旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器

20、封閉件蓋——用于為封閉件產(chǎn)生滅菌空間

21、封閉件滅菌空間——用于將滅菌和活化介質(zhì)施加到封閉件

22、滅菌和活化介質(zhì)制備設(shè)備——生產(chǎn)準(zhǔn)確劑量的滅菌和活化介質(zhì)

23、包裝環(huán)——包裝頸部的一部分，用于在無菌室中密封包裝

24、用于包裝的滅菌介質(zhì)入口通道——用于將滅菌介質(zhì)供應(yīng)到包裝滅菌站

25、用于包裝的滅菌介質(zhì)出口通道——用于從包裝滅菌站排出滅菌介質(zhì)

26、包裝滅菌站的空間——包裝的頸部上方的公共空間和包裝的內(nèi)空間，在此施加滅菌介質(zhì)

27、用于封閉件的滅菌介質(zhì)入口通道——用于將滅菌和活化介質(zhì)供應(yīng)到封閉件的滅菌空間

28、用于封閉件的滅菌介質(zhì)出口通道——用于從封閉件的滅菌空間排出滅菌和活化介質(zhì)

29、包裝活化空間——由密封頭和包裝的內(nèi)部空間形成的空間

30、包裝開口——無菌室中包裝的進(jìn)入和密封點(diǎn)

31、用于包裝的活化介質(zhì)入口通道——用于將活化介質(zhì)供應(yīng)到包裝的活化空間

32、用于包裝的活化介質(zhì)出口通道——用于從包裝的活化空間排出活化介質(zhì)

33、密封頭的入口活化通道——將用于包裝的活化介質(zhì)的入口與活化針連接

34、密封頭的出口活化通道——將包裝的空間與用于包裝的活化介質(zhì)的出口通道連接

35、活化針——密封頭的可縮回部分，用于進(jìn)料活化介質(zhì)

36、填充針——填充臂的一部分，用于將產(chǎn)品填充到包裝中

37、產(chǎn)品進(jìn)料通道——用于將填充的產(chǎn)品供應(yīng)到填充閥

38、填充閥——打開和關(guān)閉到填充針的產(chǎn)品入口

39、抽吸通道——用于從填充針的內(nèi)空間和填充閥的下部部分移除產(chǎn)品殘留物

40、填充背壓控制通道——用于從包裝的填充空間移除保護(hù)性氣氛介質(zhì)和從填充針的外空間移除產(chǎn)品殘留物

41、抽吸閥——打開和關(guān)閉抽吸通道

42、填充閥桿——打開和關(guān)閉填充閥

43、填充背壓控制閥——設(shè)定保護(hù)性氣氛的擠出介質(zhì)的流率

44、填充臂軸——用于將旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)從功率元件傳遞到填充臂

45、密封頭軸——用于將旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)從功率元件傳遞到密封頭

46、封閉件載體軸——用于將旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)從功率元件傳遞到封閉件載體

47、填充空間——包括包裝、填充針、抽吸通道和填充壓力控制通道的空間

48、用于封閉件的包裝的密封表面——包裝的接觸表面，封閉件的密封表面擱置在該接觸表面上

49、壓力均衡閥——用于使封閉件的滅菌空間中的壓力與無菌室中的壓力均衡

50、無菌室加壓閥——確保無菌室中的活化介質(zhì)的恒定過壓

51、抽吸切斷閥——通過脈沖在抽吸期間產(chǎn)生急劇的壓力變化

52、壓力均衡通道——連接封閉件的滅菌空間與無菌室

53、保護(hù)性氣氛——在活化后保留在包裝的活化空間中的氣體

54、抽吸——將填充臂從填充的產(chǎn)品的殘留物中移除的過程

55、合規(guī)(compliant)包裝——適合填充的包裝

56、不合規(guī)(non-compliant)包裝——不適合填充的包裝。

技術(shù)特征：

1.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述裝置包括無菌室(1)、填充臂(3)、密封頭(7)、封閉件載體(2)、包裝載體(4)、包裝滅菌站(6)、滅菌前室(8)、功率元件柜(9)和容納在所述功率元件柜(9)中的功率元件、封閉件蓋(10)、填充臂軸(35)、密封頭軸(42)和封閉件載體軸(43)。

2.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述無菌室(1)與位于其基本位置的所述密封頭(7)和所述封閉件載體(2)一起形成一個(gè)公共的滅菌的壓力密封空間。

3.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述填充臂(3)包括填充針(27)、產(chǎn)品進(jìn)料通道(28)、填充閥(29)、抽吸閥(32)、抽吸通道(30)、填充背壓控制通道(31)和填充閥桿(33)，所有這些在工作循環(huán)期間都是滅菌的。

4.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述密封頭(7)包括活化針(26)、所述密封頭的入口活化通道(24)、所述密封頭的出口活化通道(25)和所述密封頭的冠部(45)。

5.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述封閉件載體(2)包括封閉件載體臂(58)、封閉件載體密封表面(56)、封閉件載體施加通道(59)、封閉件載體出口通道(57)和封閉件座部(55)。

6.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述包裝滅菌站(6)位于所述無菌室(1)的空間外部。

7.用于包裝的無菌填充的裝置，其特征在于，所述裝置具有用于裝載/卸載所述包裝的位置a(60)、用于將所述包裝滅菌的位置b(61)和用于活化、填充和密封所述包裝的位置c(62)，而在各個(gè)位置處的過程同時(shí)且彼此獨(dú)立地發(fā)生。

8.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，將插入到包裝載體(4)中的空的包裝(5)轉(zhuǎn)移到包裝滅菌站(6)，在所述包裝滅菌站(6)中，將一定劑量的滅菌介質(zhì)施加到所述包裝(5)；然后，將所述包裝(5)轉(zhuǎn)移到包裝活化空間(20)，在所述包裝活化空間(20)中，借助于密封頭(7)活化所述包裝并且在所述包裝(5)中設(shè)定所需的壓力；所述密封頭(7)向其停駐位置(53)的移動(dòng)將滅菌的所述包裝(5)與無菌室(1)的空間連接；隨后，在填充臂(3)在所述包裝(5)上方移動(dòng)期間發(fā)生抽吸過程；當(dāng)所述填充臂(3)擱置在所述包裝(5)的頸部上時(shí)，在填充空間(36)中評(píng)估所述包裝(5)的密封性，并且用產(chǎn)品(44)填充所述包裝(5)；提升所述填充臂(3)由于壓力的變化而移除任何產(chǎn)品殘留物(44)，并且壓縮產(chǎn)品泡沫(54)；隨后，當(dāng)所述填充臂(3)移動(dòng)遠(yuǎn)離所述包裝(5)時(shí)，再次運(yùn)行抽吸過程；與這些過程同時(shí)，在封閉件的滅菌空間(13)中發(fā)生所述封閉件(11)的滅菌和活化；隨后，所述封閉件(11)由所述密封頭(7)從封閉件載體(2)取下，并且所述密封頭(7)的旋轉(zhuǎn)和豎直移動(dòng)將所述包裝(5)密封；在經(jīng)填充的所述包裝(5)被密封之后，所述密封頭(7)封閉所述無菌室(1)。

9.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，將插入到包裝載體(4)中的空的包裝(5)轉(zhuǎn)移到包裝滅菌站(6)，在所述包裝滅菌站(6)中施加一定劑量的滅菌介質(zhì)；然后，將所述包裝(5)轉(zhuǎn)移到包裝活化空間(20)；活化介質(zhì)經(jīng)由活化介質(zhì)入口通道(22)和密封頭的入口活化通道(24)通過致動(dòng)針(26)施加到所述包裝(5)，所述致動(dòng)針(26)被所述活化介質(zhì)的壓力朝向所述包裝(5)的內(nèi)部推動(dòng)，從而將所述滅菌介質(zhì)從所述包裝(5)排出，所述滅菌介質(zhì)通過所述密封頭的出口活化通道(25)和用于所述包裝的活化介質(zhì)出口通道(23)繞過所述包裝頸部(5)的外壁從所述包裝(5)排放到所述包裝的所述活化空間(20)外部和無菌室空間(1)外部，由此所述包裝的整個(gè)體積填充有所述活化介質(zhì)并且所述包裝的所述活化空間(20)的所需壓力設(shè)定為等于所述無菌室(1)中的壓力，并且所述包裝的所述活化空間(20)被滅菌，所述包裝的所述活化空間(20)通過所述密封頭(7)的移動(dòng)而變成所述無菌室(1)的部分。

10.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，所述包裝(5)的所述活化由氣態(tài)活化介質(zhì)進(jìn)行，所述氣態(tài)活化介質(zhì)同時(shí)用作用于填充的產(chǎn)品(44)的保護(hù)性氣氛。

11.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，通過在抽吸閥(32)打開的情況下抽吸截止閥(40)的脈沖打開和關(guān)閉，通過快速的壓力變化來通過抽吸通道(30)和填充背壓控制通道(31)提取在所述無菌室(1)的滅菌期間可能已經(jīng)被截留在填充針(27)上的滅菌介質(zhì)殘留物或在填充針(27)被填充時(shí)可能已經(jīng)被截留在所述填充針(27)上的產(chǎn)品殘留物(44)。

12.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，將填充臂(3)放置在所述包裝(5)的所述頸部上將所述包裝(5)密封并使所述填充空間(36)與所述無菌室空間(1)隔開；同時(shí)，所述抽吸閥(32)關(guān)閉，這允許從所述包裝(5)排放所述保護(hù)性氣氛介質(zhì)；然后，當(dāng)無菌室加壓閥(39)關(guān)閉時(shí)，利用所述填充空間(36)中的包裝壓力表(47)和所述無菌室中的壓力表(46)對(duì)壓力的監(jiān)測(cè)評(píng)估所述包裝(5)和所述無菌室(1)的密封性；填充閥(29)的打開啟動(dòng)填充過程，并且在實(shí)現(xiàn)所述產(chǎn)品(44)的所需填充體積之后，所述填充閥(29)關(guān)閉。

13.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，將所述填充臂(3)提升到包裝(5)上方、將具有較低壓力的所述包裝(5)的空間與具有較高壓力的所述室(1)的無菌空間連接，確保將任何產(chǎn)品殘留物(44)從封閉件包裝的密封表面(37)移除到所述包裝(5)中，并且將產(chǎn)品泡沫(54)壓縮。

14.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，將所述封閉件(11)插入到所述封閉件載體(2)中，在插入之后，所述封閉件載體(2)由封閉件蓋(10)封閉，從而產(chǎn)生所述封閉件的滅菌空間(13)，在所述封閉件的所述滅菌空間(13)中發(fā)生所述封閉件(11)的滅菌和活化；然后，在通過所述密封頭(7)使所述無菌室(1)中的壓力均衡之后，將所述封閉件(11)從所述封閉件載體(2)取下，轉(zhuǎn)移到所述包裝(5)上方，并且通過向下移動(dòng)所述密封頭(7)來封閉所述包裝(5)。

15.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，所述無菌室(1)、所述填充臂(3)、功率元件柜(9)和儲(chǔ)存在所述功率元件柜(9)中的功率元件、滅菌前室(8)、填充臂軸(35)、密封頭軸(42)和封閉件載體軸(43)在初始化時(shí)被滅菌，并通過過壓維持恒定無菌，直到最后一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。

16.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，通過在所述無菌室(1)外部施加所述滅菌介質(zhì)和隨后施加所述活化介質(zhì)來將所述包裝(5)和所述封閉件(11)滅菌，同時(shí)通過將所述密封頭(7)豎直地移動(dòng)到其停駐位置(53)并通過將所述封閉件載體(2)豎直地向下移動(dòng)，所述包裝(5)和所述封閉件(11)變成所述無菌室(1)的無菌空間的部分。

17.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，僅所述無菌元件、所述包裝(5)和所述封閉件(11)進(jìn)入所述無菌室(1)的所述空間。

18.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，通過監(jiān)測(cè)所述包裝(5)中和所述無菌室(1)中的壓力變化，所述裝置評(píng)估根據(jù)本發(fā)明的所述包裝(5)、包裝環(huán)(14)、用于所述封閉件的密封表面(37)和所述無菌室(1)的密封性。

19.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，所述填充臂(3)在其填充位置(48)將所述無菌室(1)與所述填充空間(36)隔開，并且填充發(fā)生在所述無菌室(1)外部的所述填充空間(36)中。

20.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，所述產(chǎn)品(44)填充到所述包裝(5)中的速率由通過所述填充背壓控制閥(34)擠出的所述活化介質(zhì)的流率來控制。

21.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，在經(jīng)填充的所述包裝(5)被密封之后，所述密封頭(7)封閉所述無菌室(1)。

22.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，所述密封頭(7)執(zhí)行所述包裝(5)的活化的功能、通過所述封閉件(11)密封所述包裝(5)的功能以及密封所述無菌室(1)的功能。

23.包裝的無菌填充的方法，其特征在于，所述封閉件載體(2)和所述封閉件蓋(10)形成所述封閉件的公共滅菌空間(13)，在所述滅菌空間(13)中將所述滅菌介質(zhì)施加到所述封閉件(11)，所述封閉件(11)通過所述封閉件蓋(10)和封閉件座部(55)的最小接觸表面保持在該空間中，以確保所述滅菌和活化介質(zhì)均勻地施加到所述封閉件(11)上。

技術(shù)總結(jié)
用于包裝的無菌填充的裝置包括無菌室(1)、填充臂(3)、密封頭(7)、封閉件載體(2)、包裝載體(4)、包裝滅菌站(6)、滅菌前室(8)、功率元件柜(9)和封閉件蓋(10)。在包裝滅菌站(6)中將一定劑量的滅菌介質(zhì)施加到空的包裝(5)；在密封頭(7)下方轉(zhuǎn)移包裝(5)；將包裝活化；改變密封頭(7)和填充臂(3)的位置；發(fā)生抽吸并評(píng)估包裝(5)的密封性；用產(chǎn)品(44)填充包裝(5)；填充臂(3)的提升移除產(chǎn)品殘留物(44)并壓縮產(chǎn)品泡沫(54)；當(dāng)填充臂(3)移動(dòng)遠(yuǎn)離包裝(5)時(shí)，再次發(fā)生抽吸過程。在封閉件的滅菌空間(13)中同時(shí)發(fā)生封閉件的滅菌和活化；將封閉件(11)從封閉件載體(2)取下；通過移動(dòng)密封頭(7)來封閉包裝(5)，并且密封頭(7)封閉無菌室(1)。

技術(shù)研發(fā)人員：揚(yáng)·索弗蘭科
受保護(hù)的技術(shù)使用者：揚(yáng)·索弗蘭科
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21