DE2422907A1

DE2422907A1 - Verfahren und vorrichtung zum sterilisieren von schuettguetern

Info

Publication number: DE2422907A1
Application number: DE2422907A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Loedige
Original assignee: LOEDIGE
Current assignee: LOEDIGE
Priority date: 1974-05-11
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1975-11-20
Also published as: US3994685A; ES436604A1; GB1478926A; CH594414A5; DE2422907C2

Description

Wilhelm LÖDIGE Fritz LÖDIGE Josef LÜCKE

479 P aderborn 479 Paderborn 479 Paderborn Elsenerstr. 9c · Leuschnerstr.12 Im Lohfeld

Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Schüttgütern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von Schüttgütern mit Hilfe von Sterilisationsmitteln V(Ie Heißdämpf, die zum Erwärmen des zu sterilisierenden Gutes auf die Sterilisationstemperatur zwangsweise mit dem dabei fortlaufend bewegten Gut unter Luftabschluß vermischt werden. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit einem wärmeisolierten und/oder beheizten Sterilisationsbehälter, in dem ein das zu sterilisierende Gut umwäzlendes Rühroder Mischwerk drehbar gelagert ist und der Einrichtungen zum Evakuieren und zum Einleiten von Sterilisationsmitteln besitzt.

In jüngerer Zeit werden immer stärker Schüttgüter wie Mehl_f> Kakao, Futtermittel, Füllstoffe für Kosmetika und-Pharmazeutika, PJLzaufzuchtkulturen usw. ieiner

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Sterilisationsbehandlung unterworfen, so daß sich für die Sterilisation völlig neue Anwendungsgebiete ergeben. Insbesondere muß die Sterilisation bei derartigen Massengütern großen Durchsatzleistungen angepaßt werden.

Es sind verschiedene kontinuierlich arbeitende Geräte zum Sterilisieren von Schüttgütern bekannt, die stationäre oder bewegbare Schikanen und Einbauten enthalten, welche dafür sorgen sollen, daß das verarbeitete Produkt erst nach Erreichen der zur Sterilisation erforderlichen Mindestverweilzeit das Gerät verlassen können. Trotz großen konstruktiven Aufwandes lassen sich Jedoch sogenannte "Kurzschlüsse" in der Praxis nicht vermeiden , d.h. daß Teilmengen der zu behandelnden Produkte schneller durch das Gerät hindurchwandern als die für die Sterilisation erforderliche Mindestverweilzeit es vorschreibt. Sind Teilmengen der verarbeiteten Produkte nicht sterilisiert worden, so ist natürlich die Gesamtmenge des Produktes nicht sterilisiert, weil die nicht sterilisierten Teilmengen den Rest des Produktes wieder kontaminieren. Auch ist bei derartigen Geräten eine restlose Entleerung und Reinigung nicht problemlos durchzuführen.

Zum chargenweisen Sterilisieren von Schüttgütern mittels Dampf oder Gas als Sterilisationsmittel ist es bekannt, das Gut unter intensiver Auflockerung und Durchwirbelung bei gleichzeitiger Zugabe des Sterilisationsmittels zu steriliseren und im Anschluß daran das Sterilisationsmittel unter weiterer intensiver Auflockerung und Durchwirbelung des Gutes bei Unterdruck aus dem Gut abzuscheiden (DT-OS 1 642 087). Für eine vollständige Sterilisation muß das zu sterilisierende Gut in Abhängigkeit von der Sterilisationstemperatur für eine be-

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stimmte Zeitdauer auf dieser Temperatur gehalten werden. Je höher die Sterilisationstemperatur gewählt wird, desto kürzer ist die Sterilisationszeit. Da die Sterilisationstemperatur jedoch nicht beliebig hoch gewählt werden kann, muß das Sterilisationsgut verhältnismäßig lange unter intensiver Auflockerung und Durchwirbelung in der Sterilisationszone gehalten werden. Dabei ergibt sich die Gefahr von Überbeanspruchungen des zu sterilisierenden Gutes durch die mechanische Beanspruchung desselben' bei der langen Belegzeit des konstruktiv aufwendigen dynamischen Sterilisators.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den für die Sterilisation von Schüttgütern erforderlichen Aufwand, insbesondere den maschinellen Aufwand und damit die mechanische Beanspruchung der Schüttgüter· zu verringern.

Es wurde gefunden, daß es für eine wirtschaftliche und trotzdem gesicherte Sterilisation von Schüttgütern wesentlich ist, daß das Sterilisationsmittel innerhalb einer kurzen Zeitspanne mit sämtlichen Partikeln des zu behandelnden Schüttgutes in Kontakt kommt, um das Schüttgut so schnell wie möglich durch und durch auf eine einheitliche Sterilisationstemperatur aufzuheizen, während es dann nur noch erforderlich ist, für die benötigte Sterilisationszeit das zu sterilisierende Gut auf der Sterilisationstemperatur zu halten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe und unter Berücksichtigung dieser Erkenntnis wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß das zu sterilisierende Gut nach dem Erwärmen auf mit die Sterilisationstemperatur und gegebenenfalls

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nach Entfernen des Sterilisationsmittels aus dem Gut für eine vorbestimmte Zeit in einer Nachsterilisationszone praktisch ruhend bei Sterilisationstemperatur gehalten wird.

Die Sterilisation wird also praktisch zweistufig durchgeführt, wobei das zu sterilisierende Gut in der ersten Stufe schnell und gleichmäßig auf die gewünschte Sterilisationstemperatur erwärmt bzw. aufgeheizt wird, während die zweite Stufe vorgesehen ist, um das Sterilisationsgut für die erforderliche Zeit auf der Sterilisationstemperatur zu halten. Um das zu sterilisierende Gut auf die Sterilisationstemperatur zu bringen, wird das Sterilisationsgut unter Anwendung mechanischer Mittel intensiv mit Sterilisationsmittel durchmischt, während es in der Nachsterilisationszone ausreicht, dafür zu sorgen, daß die Temperatur des Gutes nicht unter die Sterilisationstemperatur sinkt. Daher benötigt man in der Nachsterilisationszone auch keine mechanischen Einrichtungen wie ein Rühr- oder Mischwerk und verursacht dementsprechend weniger Energiebedarf und Verschleiß und vermeidet jede weitere mechanische Beanspruchung des Gutes.

Die Temperatur wird in der Nachsterilisationszone hauptsächlich dadurch aufrechterhalten, daß ein Abstrahlen von Temperatur nach außen vermieden wird. Zusätzlich kann eine Beheizung von außen stattfinden. Die Temperatur des Schüttgutes wird dann auch im Inneren der Schüttgutmasse nicht unter die gewünschte Temperatur absinken.

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Vorzugsweise wird das sterilisierte Gut kontinuierlich aus der Nachsterilisationszone abgezogen, und zwar unabhängig davon, ob die Behandlung des Gutes mit Sterilisationsmittel in der Hauptsterilisationszone kontinuierlich oder im Chargenbetrieb erfolgt. Somit kann man die Verweilzeit des sterilisierten Gutes in der Nachsterilisationszone beliebig steuern.

Besonders zweckmäßig ist es, das zu sterilisierende Gut zum Erwärmen auf die Sterilisationstemperatur chargenweise mit Sterilisationsmittel zu vermischen, d.h. das zu sterilisierende Gut wird nach dem Vermischen mit Sterilisationsmittel und somit nach dem Aufheizen auf die Sterilisationstemperatur auch chargenweise in die Nachsterilisationszone eingegeben, jedoch kontinuierlich aus dieser abgezogen.

Weiterhin wird zur Lösung der gestellten Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß einer das Rühr- oder Mischwerk enthaltenden Kammer eine weitere Kammer nachgeschaltet ist, in der das auf Sterilisationstemperatur erwärmte Gut bei-Sterilisationsverhältnissen eine vorbestimmte Zeit-, spanne verbleibt, bevor es aus der Vorrichtung entnommen wird.

Die erste Kammer ist dabei vorzugsweise ein beliebiger Mischer mit eingebautem Mischwerk, während die zweite Kammer ein an die Entleerungsöffnung des Mischbehälters angeschlossener siloartiger Behälter mit einer am Boden befindlichen Entleerungsöffnung ist. Das vom Sterilisationsmittel auf die gewünschte Temperatur erwärmte Gut wird beispielsweise vom Mischwerk in die für die Nach-

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sterilisation "bestimmte zweite Kammer entleert , wo das im allgemeinen chargenweise in die zweite Kammer gelangte Gut verbleibt, bis die notwendige Sterilisationszeit beendet ist. Dann wird das vollständig sterilisierte Gut vorzugsweise kontinuierlich aus der zweiten Kammer entnommen.

Das Fassungsvermögen des für die Nachsterilisation vorgesehenen Nächsterilisators ist zweckmäßig gleich groß oder größer als das Füllungsvermögen des Mischbehälters, damit eine größere Anzahl von Mischgutchargen für die erforderliche Nachsterilisationszeit im Nachsterilisator bleiben und man dementsprechend das fertig sterilisierte Gut kontinuierlich abziehen kann. Das Fassungsvermögen des Nachsterilisators muß nicht zwangsweise größer als der Rauminhalt des vorgeschalteten Misch- und Sterilisierbehälters sein. Vielmehr richtet sich das Fassungsvermögen des Nachsterilisators nach dem jeweils eingestellten Füllungsgrad des vorgeschalteten Mischbehälters.

Um einen kontinuierlichen und gleichmäßigen Abgang von fertig sterilisiertem Gut ohne Anwendung irgendwelcher mechanischer Fördereinrichtungen zu gewährleisten ist der Nachsterilisator nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Masseflußbehälter, aus dessen am unteren Ende befindlicher Öffnung das sterilisierte Gut derart ausrieselt, daß die schichtweise übereinander in diesem Behälter befindlichen Chargen des sterilisierten Gutes gleichförmig, d.h. also auch schichtenweise die Vorrichtung verlassen. Somit ist sichergestellt, daß die Verweilzeit aller Teile des Gutes im Nachsterilisator gleich ist und dementsprechend keine "Kurzschlüsse" von Teilmengen auftreten können.

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Um sicherzustellen, daß das Gut in der Nachsterilisationszone auch mit Sicherheit auf der Sterilisationstemperatur gehalten wird, ist der Nachsterilisator wärmeisoliert, d.h. gegen Wärmeabstrahlung geschützt, ebenso wie dies beim vorgeschalteten Mischbehälter der Fall ist. Wenn nach außen keine Wärme'abstrahlen kann, kühlt die Masse des sterilisierten Gutes auch nicht aus. Um jedoch nicht immer vollständig zu vermeidende Wärmeverluste auszugleichen,kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Nachsterilisator ebenso wie der vorgeschaltete Mischbehälter von außen beheizbar sein. Wenn die an die Wandung des Nachsterilisators angrenzende Schicht des sterilisierten Gutes auf der Sterilisationstemperatur gehalten wird, ist auch gewährleistet, daß aus dem Inneren der Schüttgutmasse keine Wärme abstrahlt, so daß die Temperatur des einmal durch und durch auf die Sterilisationstemperatur aufgeheizten Schüttgutes unter geringstem Energieaufwand für längere Zeit auf der gewünschten Höhe gehalten werden kann. Das sterilisierte Gut beginnt also erst dann auszukühlen, wenn es die Vorrichtung verlassen hat.

In der Zeichnung ist im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung schematisch dargestellt.

Die Vorrichtung besitzt einen beispielsweise zylinderförmigen Behälter 1 mit horizontal liegender Achse und einer in demselben gelagerten Welle 2, die von einem Motor 3 angetrieben wird und über ihre Länge und ihren Umfang verteilt mehrere radiale Tragarme 4 mit an deren Enden angebrachten Mischwerkzeugen 5 aufweist.

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Auf der Oberseite des Behälters 1 ist ein Einfüllstutzen 6 mit einem Verschluß 7 angebracht, durch den das zu sterilisierende Gut in den Behälter 1 eingegeben wird. Durch einen Rohranschluß 8 kann Sterilisationsmittel wie Dampf oder Gas in den Behälter eingeleitet und durch einen Rohranschluß 9 aus dem Behälter 1 wieder abgezogen werden.

Im Behälter 1 wird die Sterilisation des eingefüllten Schüttgutes begonnen. Zu diesem Zweck wird das Schüttgut mit Hilfe des umlaufenden Mischwerkes intensiv durchwirbelt und aufgelockert und dadurch mit dem in den Behälter 1 eingeleiteten Sterilisationsmittel vermischt. Auf diese Weise werden innerhalb kürzester Zeit alle Teile der im Behälter 1 befindlichen Schüttgutcharge auf die Sterilisationstemperatur aufgeheizt. Das Sterilisationsmittel kann dann durch den Rohranschluß 9 abgezogen und das aufgeheizte Schüttgut aus dem Behälter entleert werden.

Zum Entleeren des Behälters 1 ist im Boden desselben eine Verschlußöffnung 10 mit einer nicht näher dargestellten Verschlußklappe angeordnet, an die ein Fallrohr 11 anschließt, welches beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einai unterhalb des Behälters 1 angeordneten Masseflußbehälter 12 mündet, der als Nachsterilisator dient. In diesem Masseflußbehälter, der keine mechanischen Einbauten enthält, verbleibt das auf Sterilisationstemperatur gebrachte Gut in Form übereinander liegender Schichten 13 nahezu ruhend für den Rest der erforderlichen Sterilisationszeit, wobei im Nachsterilisator Sterilisationsbedingungen herrschen. Nach der gewünschten Nachsterilisationszeit wird das sterilisierte

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Gut durch eine am unteren Ende des Masseflußbehälters befindliche Auslauföffnung 14 kontinuierlich abgezogen. Das sterilisierte Gut verläßt den Nachsterilisator auch gleichförmig, d.h. die beispielsweise den einzelnen aus dem Behälter 1 in den Masseflußbehälter 12 eingegebenen Chargen entsprechenden Schichten 13 werden gleichförmig nacheinander entleert. Die Entleerungsoffnung 14 kann mit einem nicht näher dargestellten Verschluß versehen sein.

Der die Sterilisation beginnende Behälter 1 und der als Nachsterilisator dienende Masseflußbehälter 12 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel zu einer Bauein-. heit verbunden und mit einem Isoliermantel 15 versehen, der in einem derartigen Abstand von der Außenseite des Behälters 1, des Fallrohres 11 und des Masseflußbehälters 12 verläuft, daß ein Hohlraum 16 zwischen dieser Außenwand und dem Isoliermantel gebildet wird, der als Doppelmantel zum Führen eines Heizmediums dient. In den Hohlraum 16 mündet ein Eintrittsstutzen 17 zum Einleiten eines Heizmediums wie Dampf und ein Austrittsstutzen 18 zum Abführen des abgekühlten Heizmediums wie Kondensat. Innerhalb des Hohlraums -16 können nicht dargestellte Leitbleche zum Führen des Heizmediums vorgesehen sein. Auch ist es möglich, das Heizmedium in umgekehrter Richtung, d.h. vom Stutzen 18 zum Stutzen 17 durch den Hohlraum 16 strömen zu lassen.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind der den Sterilisator bildende Behälter 1 und der den Nachsterilisator bildende Masseflußbehälter 12 zu einer Einheit zusammengefaßt, die auf nicht dargestellten Füßen oder einem sonstigen Rahmen auf einer Unterlage abgestützt

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sein kann und beispielsweise als Baueinheit zum gewünschten Aufstellungsort transportiert werden kann. Es ist aber auch möglich, den Sterilisator und den Nachsterilisator getrennt voneinander aufzustellen, wobei die Materialübergabe vom Behälter 1 zum Masseflußbehälter beispielsweise durch eine wärmeisolierte gekapselte Fördereinrichtung wie eine Förderschnecke erfolgen kann.

Die im Masseflußbehälter 12 befindlichen Schichten 13 sinken beim kontinuierlichen Abziehen des sterilisierten Gutes durch die Entleerungsöffnung 14 allmählich nach unten, so daß sie nach Ablauf der erforderlichen Sterilisationszeit im Bereich der Entleerungsöffnung angelangt sind und entnommen werden können. Diese Sinkbewegung ist die einzige Bewegung, welche das Gut oder Produkt im Nachsterilisator ausführt, d.h. das Gut v/ird während der Nachsterilisation keiner schädlichen mechanischen Beanspruchung unterworfen. Vielmehr ist mit geringstmöglichem apparativem Aufwand und bei schonenster Behandlung des Schüttgutes eine sichere Sterilisation bzw. eine gesteuerte Keimreduzierung von Schüttgütern aller Art möglich.

Obwohl beim beschriebenen Ausführungsbeispiel das Schüttgut in der ersten Sterilisationsstufe chargenweise sterilisiert und aus der Nachsterilisierungszone kontinuierlich abgezogen wird, ist es auch möglich, die in der ersten Behandlungsstufe, erfolgende Aufheizung des Gutes auf die Sterilisationstemperatur kontinuierlich durchzuführen.

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Claims

G 40 180 Wilhelm Lödige; Fritz Lödige; Dipl.-Ing. Josef Lücke, Paderborn Patentansprüche:

1.) Verfahren zum Sterilisieren von Schüttgütern mit Hilfe von Sterilisationsmitteln wie Heißdampf, die zum Erwärmen des zu sterilisierenden Gutes auf die Sterilisationstemperatur zwangsweise mit dem dabei fortlaufend bewegten Gut unter Luftabschluß vermischtwerden, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sterilisierende Gut nach dem Erwärmen auf die Sterilisationstemperatur und gegebenenfalls nach Entfernen des Sterilisationsmittels für eine vorbestimmte Zeit in einer Nachsterilisationszone praktisch ruhend bei Sterilisationstemperatur gehalten wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sterilisierte Gut kontinuierlich aus der Naqhsterilisationszone abgezogen v/ird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu sterilisierende Gut zum Erwärmen auf die Sterilisationstemperatür chargenweise mit Sterilisationsmittel vermischt wird.

4.) Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem wärmeisolierten und/oder beheizten Sterilisationsbehälter, in dem ein das zu sterilisierende Gut umwälzendes Rühr- · oder Mischwerk drehbar gelagert ist und der Einrich-

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tungen zum Evakuieren und zum Einleiten von Sterilisation r./nitt ein besitzt, dadurch gekenn ζ ei '; h η e t, daß einer das Rühr- oder Mischwerk (2, 2a) enthaltende Kammer (1) eine weitere Kammer (21) η*»angeschaltet ist, in der das auf Sterilisationst^mperatur erwärmte Gut bei Sterilisationsverhältni«»en eine vorbestimmte Zeitspanne verbleibt, bevor <jß aus der Vorrichtung entnommen wird.

5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dl'J erste Kammer (1) ein Mischer mit eingebautem Mischw'irk (2, 2a; 3) und die zweite Kammer (21) ein an dio Entleerungsöffnung (17; 19) des Mischbehälters angeschlossener siloartiger Behälter mit einer am Boden befindlichen Entleerungsöffnung (23) ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dnfi Fassungsvermögen des Nachsterilisators (21) gleich groß oder größer als das Füllungsvermögen des Miiichbehälters (1) ist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnot, daß dr Nächsterilisator (21) ein Masseflußbcliälter ist.

8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,-daß der Nachsterilisator (21) ebenso wie der Mischbehälter (1) wärmeisoliert ist.

9) Vorrichtung nach Anspruch 8) dadurch gekennzeichnet, daß dor Nachsterilisator (21) ebenso wie der Mischbehälter (1) von außen beheizbar ist.

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