ITPR20130003A1 - Dispositivo e metodo di sterilizzazione di un contenitore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Dispositivo e metodo di sterilizzazione di un contenitore”

La presente invenzione ha per oggetto uno sterilizzatore di un contenitore, una linea di riempimento del contenitore e un metodo di sterilizzazione del contenitore.

E’ nota una linea di riempimento di contenitori comprendente:

-una lavatrice in cui i contenitori vengono lavati con WFI (water for injection) ed asciugati con aria sterile;

-un tunnel di depirogenazione in cui i contenitori subiscono un trattamento di sterilizzazione con aria calda (ad una temperatura di oltre 300°C per alcuni minuti) ed un successivo trattamento di raffreddamento;

-una riempitrice in cui i contenitori vengono riempiti con il prodotto desiderato.

I contenitori così ottenuti vengono poi chiusi.

Uno specifico esempio di linea del tipo sopradescritto può produrre 18000 fiale in un’ora, ha una potenza installata di 45,5kW di cui ben 32 kW sono impegnati dal tunnel di depirogenazione. Un inconveniente di tale soluzione costruttiva è legata all’elevato assorbimento di energia, in particolare ad opera del tunnel di depirogenazione (che assorbe il 70% della potenza dell’intera linea).

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre uno sterilizzatore di contenitori, una linea di riempimento di detti contenitori e un metodo di sterilizzazione di contenitori che permettano di superare i limiti dell’arte nota. In particolare è scopo della presente invenzione riuscire a contenere i consumi di energia elettrica. Ulteriore importante scopo è quello di permettere una azione di sterilizzazione efficace, rapida e che non generi residui che potrebbero contaminare l’interno dei contenitori.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da uno sterilizzatore di contenitori, una linea di riempimento di detti contenitori e un metodo di sterilizzazione di contenitori comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di uno sterilizzatore e una linea di riempimento, come illustrato negli uniti disegni in cui:

-figura 1 mostra una vista schematica di uno sterilizzatore e di una linea di riempimento secondo la presente invenzione;

-figure 2 e 3 mostrano in due distinte configurazioni un particolare di uno sterilizzatore secondo la presente invenzione.

Nelle unite figure con il numero di riferimento 1 si è indicato uno sterilizzatore di un contenitore. Tipicamente tale contenitore è un contenitore in vetro (tipicamente utilizzato in ambito farmaceutico o più in generale alimentare). Esso può essere utilizzato per il contenimento di sostanze in forma liquida o solida (tipicamente granulare). Un esempio di tale contenitore è una fiala aperta o un flacone.

In particolare lo sterilizzatore 1 può esplicare anche un’azione di depirogenazione (intesa come una specifica forma di sterilizzazione� in grado di abbattere la carica biologica costituita da agenti pirogeni). A questo proposito esso è anche un dispositivo di depirogenazione.

Lo sterilizzatore 1 comprende un ugello 2 sterilizzatore che genera almeno una fiamma sterilizzante.

Lo sterilizzatore 1 comprende inoltre mezzi 3 di inserimento di detto ugello 2 in detto contenitore. Ad esempio i mezzi 3 di inserimento potrebbero comprendere un attuatore che movimenta detto ugello 2 per permetterne l’introduzione nella concavità definita da detto contenitore. Opportunamente detto attuatore può abbassarsi e sollevarsi per consentire l’inserimento e l’estrazione (o viceversa) dell’ugello 2 dal contenitore. Solitamente lo sterilizzatore 1 comprende mezzi 40 di supporto del contenitore. Preferibilmente i mezzi 40 di supporto si trovano al di sotto dell’attuatore. Tipicamente i mezzi 40 di supporto comprendono un elemento 41 trasportatore che movimenta il contenitore. In via puramente esemplificativa e non limitativa tale elemento 41 trasportatore potrebbe essere un nastro trasportatore. L’attuatore permette dunque lo spostamento dell’ugello 2 in avvicinamento e in allontanamento da detti mezzi 40 di supporto. Opportunamente lo sterilizzatore 1 comprende una zona di sterilizzazione in cui il contenitore 8 si trova durante l’operazione di sterilizzazione.

L’ugello 2 assume quindi almeno due posizioni: una prima posizione in cui si protende internamente al contenitore 8 posto nella zona di sterilizzazione e una seconda posizione in cui è all’esterno del contenitore 8 posto nella zona di sterilizzazione. Tipicamente nella prima posizione l’ugello 2 è abbassato rispetto che nella seconda posizione. Opportunamente i mezzi 3 di inserimento dell’ugello 2 sono sincronizzati con l’elemento 41 trasportatore. In questo modo l’elemento 41 trasportatore viene fatto avanzare quando l’ugello è nella seconda posizione e non viene fatto avanzare quando l’ugello è nella prima posizione.

L’ugello 2 opportunamente ha una forma allungata. Esso può anche essere definito da un cannello dotato di una zona di estremità da cui si sviluppano una o più fiamme.

Infatti l’ugello 2 potrebbe generare una pluralità di fiamme.

Opportunamente le fiamme si protendono in allontanamento da detto ugello 2 lungo almeno due versi distinti. Opportunamente almeno due fiamme vengono generate ad una diversa distanza da una estremità 20 dell’ugello 2. L’estremità 20 dell’ugello 2 è preferibilmente una estremità inferiore dell’ugello 2. Opportunamente almeno due fiamme possono essere generate ad una medesima distanza dalla estremità 20 di fondo dell’ugello 2, ma almeno lungo due vettori che si allontanano trasversalmente ad un asse 21 e lungo versi differenti (l’asse 21 essendo un asse di sviluppo preponderante dell’ugello 2).

Ad esempio l’ugello 2 potrebbe comprendere una pluralità di aperture. Opportunamente a ciascuna di tali aperture è associata una fiamma. Tali aperture potrebbero essere una pluralità di fori 22. In una particolare soluzione costruttiva l’ugello potrebbe anche comprendere una zona porosa per la fuoriuscita del gas. In tal caso i pori potrebbero anche coincidere con o far parte delle sopraindicate aperture.

In una particolare soluzione costruttiva i mezzi 40 di supporto e l’ugello 2 potrebbero ruotare uno relativamente all’altro. In questo modo una fiamma protendentesi radialmente dall’ugello 2 potrebbe coprire una superficie più ampia del contenitore 8. In tal caso potrebbe essere ruotato l’ugello 2 mentre i mezzi 40 di supporto rimarrebbero fermi o viceversa.

Nella soluzione preferita i mezzi 3 di inserimento movimentano contemporaneamente una pluralità di ugelli 2 affiancati destinati ad inserirsi in distinti contenitori 8.

Opportunamente lo sterilizzatore 1 comprende un generatore 4 di ossidrogeno (comunemente noto anche come “gas di Brown”) idoneo ad alimentare l’ugello 2. Tale generatore 4 non è ulteriormente descritto in quanto tale componente, se considerato singolarmente, è ben noto. L’utilizzo dell’ossidrogeno è estremamente vantaggioso in questa applicazione dal momento che consente di evitare la formazione di incombusti o sostanze nocive incompatibili con la sterilizzazione di contenitori per applicazioni farmaceutiche o alimentari. La combustione dell’ossidrogeno genera infatti vapore acqueo. Inoltre una fiamma generata dalla combustione dell’ossidrogeno ha una elevata temperatura e ciò permette una efficace sterilizzazione. Essa può superare i 3000°C. In una particolare soluzione costruttiva lo sterilizzatore può comprendere una pluralità di ugelli 2 disposti in serie per migliorare l’azione sterilizzante. In tal caso tali ugelli agiscono in successione su un medesimo contenitore. Vantaggiosamente lo sterilizzatore 1 può comprendere una pluralità di ugelli 2 disposti in parallelo ed agenti contemporaneamente su corrispondenti contenitori (che opportunamente avanzano mediante l’elemento 41 trasportatore).

Oggetto della presente invenzione è inoltre una linea 10 di riempimento di contenitori 8 comprendente:

-uno sterilizzatore 1 presentante una o più delle caratteristiche tecniche descritte in precedenza;

-una riempitrice 5 posta a valle dello sterilizzatore 1. La riempitrice permette di introdurre una sostanza all’interno del contenitore 8.

Opportunamente la linea 10 comprende una stazione 6 di raffreddamento del contenitore 8. La stazione 6 di raffreddamento è interposta tra lo sterilizzatore 1 e la riempitrice 5. L’impiego della stazione 6 di raffreddamento è molto importante dal momento che ciò impedisce che il contenitore 8 caldo possa deteriorare il prodotto che sarà in esso introdotto. Opportunamente a monte dello sterilizzatore 1 la linea 10 comprende una macchina 11 lavatrice. Opportunamente tale macchina 11 lavatrice esegue un lavaggio dei contenitori mediante un liquido. Durante la depirogenazione l’effetto sterilizzante potrebbe essere coadiuvato dall’umidità presente all’interno del contenitore 8. Tale umidità è un residuo della fase di lavaggio condotta nella macchina 11 lavatrice (tale residuo potrebbe essere presente nonostante nella soluzione preferita, immediatamente dopo il lavaggio, sia prevista anche una fase di asciugatura mediante aria sterile).

Con specifico riferimento alla soluzione costruttiva di figura 1 si segnala che tale linea 10 di riempimento può essere utilizzata sia per il riempimento di fiale che per il riempimento di flaconi (come indicato in precedenza sia fiale che flaconi costituiscono un esempio di contenitori). Fino alla riempitrice 5 opportunamente il percorso è comune sia per le fiale che per i flaconi. A valle della riempitrice la linea 10 comprende una stazione 12 di saldatura fiale e una stazione 13 di scarico fiale. A valle della riempitrice 5 e preferibilmente anche a valle della stazione 13 di scarico fiale la linea 10 comprende una stazione 14 di tappatura flaconi, una ghieratrice 15 flaconi e una zona 16 di scarico flaconi.

Oggetto della presente invenzione è inoltre un metodo di sterilizzazione di un contenitore 8. Opportunamente tale metodo è implementato da uno sterilizzatore 1 presentante una o più delle caratteristiche descritte in precedenza. Tale metodo comprende le fasi di:

-inserire un ugello 2 sterilizzatore a fiamma in detto contenitore 8;

-riscaldare mediante una o più fiamme prodotte da detto ugello 2 le pareti interne di detto contenitore 8, sterilizzandole. La fase di riscaldare le pareti interne mediante una o più fiamme preferibilmente è almeno in parte contemporanea alla fase di inserire l’ugello 2 sterilizzatore a fiamma. Il metodo comprende anche la fase di estrarre l’ugello 2 dal contenitore 8. Opportunamente il tempo di permanenza dell’ugello 2 all’interno del contenitore 8 è compreso tra 0,7 e 1,5 secondi. Il ridotto tempo di permanenza dell’ugello 2 all’interno del contenitore 8 consente di evitare che quest’ultima venga danneggiata dall’alta temperatura generata. Infatti la parete interna del contenitore 8 viene investita da una fiamma che può raggiungere nel punto di maggiore calore una temperatura superiore a 3000 o anche 3500°C. Il materiale biologico present e sulla superficie interna del contenitore 8 sublima istantaneamente per l’altissima temperatura. Il ridotto tempo di permanenza dell’ugello 2 all’interno del contenitore 8 è comunque vantaggioso anche per il fatto che minore sarà la temperatura raggiunta dal contenitore 8 e minore sarà la necessità di raffreddare il contenitore 8 prima della riempitrice 5. La fiamma o le fiamme generate dall’ugello 2 rimangono accese sia quando l’ugello 2 è all’interno del contenitore 8 sia quando l’ugello 2 si trova all’esterno del contenitore 8. Il metodo prevede di eseguire ripetutamente una corsa alternata dell’ugello 2 tra due posizioni estreme: una posizione di inserimento in un contenitore 8 (vedasi figura 3) e una posizione di estrazione dal contenitore 8 (vedasi figura 2). Ad ogni corsa l’ugello 2 viene inserito ed estratto da un differente contenitore 8. Nella soluzione preferita quando l’ugello è nella posizione estratta il metodo prevede di spostare una fila di contenitori 8 posizionando al di sotto dell’ugello 2 un contenitore 8 ancora da sterilizzare. Durante la corsa di inserimento ed estrazione le fiamme generate dall’ugello 2 interessano almeno il 90% della superficie interna del contenitore 8 (preferibilmente il 100%).

Vantaggiosamente la fase di riscaldare detto contenitore 8 prevede di produrre una pluralità di fiamme almeno due delle quali si allontanano da detto ugello 2 lungo versi differenti. La pluralità di fiamme si sviluppano lungo diverse direzioni: in particolare si hanno fiamme laterali sviluppantesi trasversalmente ad una direzione 7 di inserimento dell’ugello 2 in detto contenitore 8.

In una particolare soluzione costruttiva si può anche avere una fiamma 90 di testa sviluppantesi lungo detta direzione 7 di inserimento dell’ugello 2. Tale fiamma 90 di testa è molto importante per una efficace sterilizzazione di un fondo del contenitore 8.

Opportunamente quando l’ugello 2 si trova internamente al contenitore 8, la parete del contenitore 8 intercetta almeno una fiamma ad una distanza compresa tra 1⁄2 e 3⁄4 della lunghezza della fiamma libera (cioè della lunghezza che avrebbe la fiamma se non venisse intercettata). Infatti la massima temperatura di fiamma si ha solitamente in corrispondenza di 2/3 della lunghezza della fiamma.

Oggetto della presente invenzione è anche una procedura di realizzazione di fiale (tipicamente in vetro) contenenti un prodotto (tipicamente farmaceutico). TaIe procedura comprende di implementare il metodo di sterilizzazione di detto contenitore 8 descritto in precedenza, detto contenitore 8 essendo una fiala. La procedura comprende inoltre una o più delle seguenti fasi (che seguono l’implementazione di detto metodo di sterilizzazione):

-inserire nella fiala 8 un prodotto da conservare;

-eseguire un rammollimento di una porzione 80 di un collo della fiala 8 mediante una fiamma alimentata dalla medesima tipologia di combustibile utilizzata per alimentare detto ugello 2 (in particolare dall’ossidrogeno prodotto dal generatore 4 di ossidrogeno);

-avvicinare lembi contrapposti della porzione 80 del collo della fiala 8 saldandoli (tale fase avviene tipicamente mediante una pinza). Opportunamente la fase di avvicinare i lembi contrapposti della porzione 80 del collo è almeno in parte contemporanea ad una fase in cui la porzione 80 del collo è riscaldata mediante una fiamma (la fiamma che accompagna almeno parzialmente l’avvicinamento dei lembi opportunamente viene alimentata dalla medesima tipologia di combustibile utilizzata per alimentare detto ugello 2; in particolare dall’ossidrogeno prodotto dal generatore 4 di ossidrogeno). Vantaggiosamente la fase di rammollimento inizia in una stazione di preriscaldo mentre la fase di avvicinare i lembi contrapposti avviene in una successiva stazione di chiusura. Opportunamente durante la fase di eseguire un rammollimento o di avvicinare i lembi contrapposti la fiala 8 è posta in rotazione attorno ad un proprio asse.

L’impiego della medesima tipologia di combustibile per eseguire il rammollimento e la saldatura di lembi contrapposti del bordo 80 consente una ottimizzazione dei componenti funzionali. L’impiego di ossidrogeno anche per la chiusura della fiala 8 consente di evitare inclusioni di anidride carbonica all’interno del vetro nella zona di saldatura ed inoltre permette una elevata ripetibilità del processo grazie alla costante qualità del gas. La presente invenzione permette di conseguire molteplici vantaggi. Innanzitutto permette di eliminare il tunnel di depirogenazione presente nell’arte nota in cui resistenze elettriche riscaldano aria sterile che a sua volta viene usata per riscaldare i contenitori. Questo consente una riduzione dei costi di gestione della linea di riempimento (per un più efficace trasferimento del calore direttamente al contenitore 8 e per la riduzione della potenza elettrica installata dal momento che il riscaldamento viene ottenuto utilizzando la combustione di un gas senza l’impiego di resistenze di riscaldamento; il risparmio energetico è ottenuto grazie al fatto che il consumo energetico del generatore di ossidrogeno è inferiore alla potenza assorbita dal tunnel di riscaldamento dell’arte nota a parità di produttività; si stima che sia possibile un risparmio tra il 75 e il 90%). Inoltre consente un minor ingombro della linea stessa. L’uso di un ugello alimentato da ossidrogeno consente inoltre l’ottenimento di una fiamma a temperatura molto alta assicurando un effetto di depirogenazione. E’ inoltre molto importante l’impiego di un gas (ossidrogeno) che consenta di produrre, come residui della combustione, solo vapore acqueo; il gas ossidrogeno è infatti composto esclusivamente da un combustibile (idrogeno) e comburente (ossigeno) miscelati secondo un perfetto rapporto stechiometrico. Inoltre l’impiego di ossidrogeno consente di lavorare anche in zone in cui scarseggia l’ossigeno ambientale senza pericolo di estinzione della fiamma in quanto è il gas stesso a contenere la quantità necessaria di comburente per mantenere costante la combustione e quindi la temperatura di fiamma.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, tutti i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1.Sterilizzatore di un contenitore caratterizzato dal fatto di comprendere: -un ugello (2) sterilizzatore a fiamma; -mezzi (3) di inserimento di detto ugello (2) in detto contenitore. 2.Sterilizzatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’ugello (2) genera una pluralità di fiamme che si protendono in allontanamento da detto ugello (2) lungo versi distinti. 3. Sterilizzatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un generatore (4) di ossidrogeno idoneo ad alimentare l’ugello (2). 4.Linea di riempimento di contenitori caratterizzata dal fatto di comprendere: -uno sterilizzatore (1) secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3; -una riempitrice (5) posta a valle dello sterilizzatore (1). 5.Linea secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto di comprendere una stazione (6) di raffreddamento di contenitori , detta stazione (6) di raffreddamento essendo interposta tra lo sterilizzatore (1) e la riempitrice (5). 6.Metodo di sterilizzazione di un contenitore, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: -inserire un ugello (2) sterilizzatore a fiamma in detto contenitore 8); -riscaldare mediante una o più fiamme prodotte da detto ugello (2) le pareti interne di detto contenitore (8), sterilizzandole. 7.Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la fase di riscaldare detto contenitore (8) prevede di produrre una pluralità di fiamme che si allontanano da detto ugello (2) lungo versi distinti; detta pluralità di fiamme comprendendo una pluralità di fiamme laterali sviluppantesi trasversalmente ad una direzione (7) di inserimento dell’ugello (2) in detto contenitore (8). 8.Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la fase di riscaldare detto contenitore (8) prevede di generare una fiamma (90) di testa sviluppantesi lungo una direzione (7) di inserimento dell’ugello (2). 9.Metodo secondo la rivendicazione 6 o 7 o 8, caratterizzato dal fatto di comprendere la fasi di estrarre l’ugello (2) da detto contenitore (8); durante una corsa di inserimento e/o estrazione le fiamme generate dall’ugello (2) interessando almeno il 90% della superficie interna del contenitore (8). 10.Metodo di realizzazione di una fiala contenente un prodotto predeterminato, caratterizzato dal fatto di implementare un metodo di sterilizzazione secondo una qualunque delle rivendicazioni da 6 a 9 in cui detto contenitore coincide con la fiala e successivamente caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: -inserire nella fiala (8) un prodotto da conservare; -eseguire un rammollimento di una porzione (80) di un collo della fiala (8) mediante una fiamma alimentata dalla medesima tipologia di combustibile utilizzato per alimentare detto ugello (2); -avvicinare lembi contrapposti della porzione (80) del collo della fiala (8) saldandoli. CLAIMS 1. A steriliser for a container characterised in that it comprises: -a flame sterilizer nozzle (2); -insertion means (3) of said nozzle (2) in said container.
2. 2. Steriliser according to claim 1, characterised in that the nozzle (2) generates a plurality of flames that spread out away from said nozzle (2) along distinct directions.
3. 3. Steriliser according to claim 1 or 2, characterised in that it comprises an oxyhydrogen generator (4) suitable to supply the nozzle (2).
4. 4. Filling line for containers characterised in that it comprises: - a steriliser (1) according to any of claims 1 to 3; - a filler (5) positioned downstream of the steriliser (1).
5. 5. Line according to claim 4, characterised in that it comprises a cooling station (6) for containers, said cooling station (6) being interposed between the steriliser (1) and the filler (5).
6. 6. Sterilisation method for a container, characterised in that it comprises the steps of: - inserting a flame steriliser nozzle (2) in said container (8); - heating the internal walls of said container (8) through one or more flames produced by said nozzle (2), sterilising them.
7. 7. Method according to claim 6, characterised in that the step of heating said container (8) envisages producing a plurality of flames that spread out away from said nozzle (2) along distinct directions; said plurality of flames comprising a plurality of lateral flames developing transversally to an insertion direction (7) of the nozzle (2) in said container (8).
8. 8. Method according to claim 6, characterised in that the step of heating said container (8) envisages generating a head flame (90) developing along an insertion direction (7) of the nozzle (2).
9. 9. Method according to claim 6 or 7 or 8, characterised in that it comprises the step of extracting the nozzle (2) from said container (8); during an insertion and/or extraction stroke the flames generated by the nozzle (2) affect at least 90% of the internal surface of the container (8).
10. 10. Method of producing a phial containing a predetermined product, characterised in that a sterilisation method is implemented according to any of claims 6 to 9 wherein said container coincides with the phial and subsequently characterised in that it comprises the steps of: - inserting a product to be preserved into the phial (8); - softening a portion (80) of a neck of the phial (8) through a flame supplied by the same type of fuel used for supplying said nozzle (2); - moving opposite edges of the portion (80) of the neck of the phial (8) towards one another, sealing them.