DE2422907C2 - Vorrichtung zum Sterilisieren von Schüttgütern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Schüttgütern mit Hilfe von Sterilisationsmitteln wie Heißdampf, mit einem wärmeisolierten und/ oder beheizten Sterilisationsbehälter, in dem ein das zu sterilisierende Gut umwälzendes Rühr- oder Mischwerk drehbar gelagert ist und der Einrichtungen zum Evakuieren und zum Einleiten von Sterilisationsmitteln aufweist.

In jüngerer Zeit werden in zunehmendem Umfang Schüttgüter wie Mehl, Kakao, Futtermittel, Füllstoffe für Kosmetika und Pharmaceutika, Pilzaufzuchtkulturen usw. einer Sterilisationsbehandlung unterworfen, so daß sich für die Sterilisation völlig neue Anwendungsgebiete ergeben. Die Sterilisation muß bei der Behandlung derartiger Massengüter großen Durchsatzleistungen angepaßt werden, wobei die sterilisierten Güter fortlaufend zur Verfügung stehen müssen, wenn die Sterilisation im Rahmen einer kontinuierlich arbeitenden Anlage durchgeführt wird.

Es sind verschiedene kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen zum Sterilisieren von Schüttgütern bekannt, die stationäre oder bewegbare Schikanen und Einbauion einhüllen, welche dafür sorgen sollen, daß das behandelte Gut erst nach der für die Sterilisation erforderlichen Mindestverweilzeit die Vorrichtung verlassen kann.

Trotz großen konstruktiven Aufwandes lassen sich in der Praxis jedoch sogenannte »Kurzschlüsse« nicht vermeiden, d. h. es läßt sich nicht vermeiden, daß Teilmengen des zu sterilisierenden Gutes schneller durch die Vorrichtung hindurchwandern als die für die Sterilisation erforderliche Mindestverweilzeit vorschreibt Werden Teilmengen der behandelten Güter aber nicht bzw. nicht vollständig sterilisiert, so ist die Gesamtmenge des Gutes nicht sterilisiert weil die nicht sterilisierten Teilmengen den Rest des Gutes wieder kontaminieren. Auch ist bei diesen bekannten Vorrichtungen eine restlose Entleerung und Reinigung nicht problemlos durchführbar.

Für die Wärmebehandlung von Feststoffteilchen, wie die Sterilisation von teilchenförmigen Nahrungsmitteln ibt es. bekannt (DE-OS 20 25 989), die Feststoffteilchen mit Hilfe einer Schnecke kontinuierlich durch ein durchlässiges Rohr zu fördern und innerhalb dieses Rohres von außen mit Heißdampf zu beaufschlagen, der durch die Öffnungen in der Rohrwandung in das Innere des Rohres eindringt und mit den dort von der Schnecke umgewälzten Feststoffteilchen in Kontakt kommt Die so behandelten Feststoffteilchen werden durch das offene Ende des Rohres abgegeben und fallen durch einen Schacht in eine Pumpe, welche sie in ein Verweilrohr fördert Bei dieser bekannten Vorrichtung ist nicht gewährleistet, daß alle Feststoffteilchen sterilisiert sind, wenn sie in die Pumpe gelangen. Es sind also die einer befriedigenden Sterilisation entgegenstehenden sogenannten Kurzschlüsse möglich.
Hinzu kommt daß diese vorbekannte Vorrichtung kompliziert ist und leicht verschmutzt denn das durch das perforierte Rohr geförderte Material kann die öffnungen der Rohrwandung leicht zusetzen, insbesondere wenn es durch den für die Behandlung zugeführten Dampf angefeuchtet worden ist

Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung zum Vorbereiten von Getreide (DE-PS 8 58491) wird das Getreide von einer Förderschnecke kontinuierlich durch einen Dampfraum hindurchbtförder r und dabei mit durch Düsen in diesen Dampfraum eingeleitetem Dampf beaufschlagt Aus dem Dampfraum fällt das Getreide in einen siloartigen Behälter, aus dem es durch eine am unteren Ende befindliche verschließbare öffnung abgezogen werden kann. Wiederum ist eine vollständige Sterilisation im Dampfraum nicht gewährleistet, so daß die für die Sterilisation unzulässigen Kurzschlüsse auftreten können.

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 Sterilisatioi.smittels zu sterilisieren und im Anschluß daran das Sterilisationsmittel unter weiterer intensiver Auflockerung und Durchwirbelung des Gutes bei Unterdruck aus dem Gut abzuscheiden (DE-OS 16 42 087). Für die vollständige Sterilisation muß das Schüttgut in Abhängigkeit von der Sterilisationstemperatur für eine bestimmte Zeit 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 Schüttgut verhältnismäßig lange unter intensiver Auflockerung und Durchwirbelung in der Sterilisiitionszone gehalten werden. Dabei ergibt sich die Gefahr von Überbeanspruchungen des zu sterilisierenden Gutes durch mechanische Einwirkung auf dasselbe bei der langen Belegzeit des konstruktiv aufwendigen dynamischen Sterilisators. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

3 4

richtung zum Sterilisieren von Schüttgütern zu schaffen, nung der als Nachsterilisator dienende suoartige Massedie in besonders einfacher Weise vollständig sterilisier- flußbehälter angeschlossen ist Das vom Stenlisationstes Schüttgut kontinuierlich abgeben kann, ohne daß mittel auf die gewünschte Temperatur erwärmte eine kontinuierliche Zufuhr des Schüttgutes in den Ste- Schüttgut wird vom Mischwerk >n den Massenußbehalrilisationsbehälter notwendig wäre und ohne daß das 5 ter entleert, wo das im allgemeinen chargenweise einge-Schüttgut bei der Sterilisation Schaden leiden könnte. füllte Schüttgut verbleibt, bis die notwendige Stenhsa-

Es wurde gefunden daß es für eine wirtschaftliche tionszeit abgelaufen ist Das auf diese Weise vollständig und trotzdem gesicherte Sterilisation von Schüttgütern sterilisierte Schüttgut wird kontinuierlich aus dem Maswesentlich ist, daß das Stersilisationsmittel innerhalb ei- seflußbehälter entnommen.

ner kurzen Zeitspanne mit sämtlichen Partikeln des zu io Das Fassungsvermögen des als Nachsterilisator diebe'iandelnden Schüttgutes in Kontakt kommt, um die- nenden Masseflußbehälters ist vorzugsweise großer als s-s so schnell wie möglich durch und durch auf eine das Füllungsvermögen des Sterriisatorbehälters, damit einheitliche Sterilisation«emperatur aufzuheizen, wäh- eine größere Anzahl von Schüttgutchargen fur die errend es dann nur noch erforderlich ist für die benötigte forderliche Nachstenhsationszeit im MasserfluBbehal-Sterilisationszeit das Schüttgut auf der Sterilisations- is ter Platz findet und man dementsprechend das fertig temperatur zu halten sterilisierte Schüttgut kontinuierlich abziehen kann. Das

Zur lösung der gestellten Aufgabe wird unter Be- Fassungsvermögen des Masseflußbyhälters muß nicht rücksichtigung dieser Erkenntnis erfindungsgemäß bei zwangsläufig größer als der Rauminhalt des vorgeschaleiner Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vor- teten Sterilisationsbehälters sein. Vielmehr richtet sich geschlagen, daß an eine Verschlußöffnung mit Ver- 20 das Fassungsvermögen des Mass^ußbehälters nach schiußklappe des das Rühr- oder Mischwerk enthalten- dem jeweils eingestellten Füilungsgrad, mit dem der den Sterilisationsbehälters als Nachsterilisator ein silo- vorgeschaltete Sterilisationsbehälter gefahren wird, artiger Masseflußbehälter angeschlossen ist der am un- Wird der Sterilisationsbehälter chargenweise gefällteren Ende eine Auslauföffnung zum kontinuierlichen ren und dementsprechend das auf die Sterihsationstem-Abgeben des sterilisierten Gutes aufweist 25 peratur erhitzte Schüttgut chargenweise in den Masse-

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das zu flußbehälter eingefüllt so legt sich das Schüttgut der sterilisierende Schüttgut nach dem Erwärmen auf die einzelnen Chargen schichtweise übereinander und ne-Sterilisationstemperatur und ggf. nach Entfernen des seit aus der am untern Ende des Masseflußbehälters Sterilisationsmittels aus dem Schüttgut für eine vorbe- befindlichen Auslauföffnung auch gleichförmig, d.h. stimmte Zeit in einer Nachsterilisationszone praktisch 30 schichtförmig aus. Somit ist sichergestellt, daß die Verruhend auf Sterilisationstemperatur gehalten. Die Steri- weilzeit aller Teile des Schüttgutes im Nachsterilisator !isation wird also sozusagen zweistufig durchgeführt, gleich ist und dementsprechend keine Kurzschlüsse von wobei das Schüttgut in der ersten Stufe schnell und Teilmengen möglich sind, d. h. daß einzelne Teile des «leichmäßig auf die gewünschte Sterilisationstempera- Schüttgutes schneller als für die vollständige Sterilisator erwärmt bzw. aufgeheizt wird, während in der zwei- 35 tion notwendig durch die Vorrichtung hindurchwandern ten Stufe das Schüttgut für die zur Sterilisation erfor- können.

derliche Zeit auf der Sterilisationstemperatur gehalten Um sicher zu stellen, daß das Schüttgut im Nachsten-

wird. Um das Schüttgut auf die Sterilisationstemperatur lisator auf der Sterilisationstemperatur gehalten wird, zu bringen wird es unter Anwendung mechanischer ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Mittel intensiv aufgelockert und dabei mit Sterilisa- 40 Masseflußbehälter ebenso wie der Stenlisationsbehaltionsmittel durchmischt, während man in der Nächsten- ter wärmeisoliert d. h. gegen Wärmeabstrahlung gelisationszone nur dafür sorgen muß, daß die Temperatur schützt Wenn nach außen keine Wärme abstrahlen des Schüttgutes nicht unter die Sterilisationstemperatur kann, kühlt die Masse des behandelten Schüttgutes auch sinkt. In der Nachsterilisationszone werden keine me- nicht aus.

chanischirn Einrichtungen benötig:, so daß keine An- 45 Um jedoch nicht immer völlig zu vermeidende Wartriebsenergie erforderlich ist und sich kein Verschleiß an meverluste auszugleichen, kann nach einem weiteren irgendwelchen mechanischen Einrichtungen und auch Merkmal der Erfindung der Masseflußbehälter ebenso keine mechanische Beanspruchung des Schüttgutes er- wie der Sterilisationsbehälter von außen beheizbar sein, gibt Das Schüttgut winiaus der Nachsterilisationszone Wird die an die Wand des Nachsterilisators angrenzenallein durch Schwerkraft abgeführt. 50 de Schicht des behandelten Schüttgutes auf der Stenli-

Die Temperatur wird in der Nachsterilisationszone sationstemperatur gehalten, ist auch gewährleistet, daß hauptsächlich dadurch aufrechterhalten, daß man eine aus dem Inneren der Sshüttgutmasse keine Wärme ab-Wärmeabstrahlung nach außen vermeidet. Zusätzlich streit, so daß die Temperatur des Stenlisationsbehalkann eine Beheizung von außen stattfinden. In jedem ters durch und durch auf die Sterilisationstemperatur Falle ist gewährleistet, daß die Temperatur des Schutt- 55 aufgeheizten Schüttgutes unter geringsten? Energieaufgutes in der Nachsterilisationszone auch nicht im Inne- wand für längere Zeit auf der gewünschten Höhe gehalren der Schüttgutmasse unter die gewünschte Sterilisa- ten werden kann. Das Schüttgut beginnt erst abzukühtionstemperatur absinkt. Besonders zweckmäßig ist es, len, wenn es die Vorrichtung verlassen hat. das Schüttgut zum Erwärmen auf die Sterilisationstem- Nach noch einem bevorzugten Merkmal der Erfin-

peratur ehargenweise mit dem Sterilisationsmittel zu 60 dung sind der Sterilisationsbehälter und der Masseflußvermischen und nach dem Aufheizen auf die Sterilisa- behälter zu einer Baueinheit verbunden updsnit einem tionstemperatur ehargenweise in die Nachsterilisations- Isoliermantel versehen, der im Abstand*νοη der Außenzone zu überführen, aus der das Schüttgut kontinuier- seite der Baueinheit angeordnet ist Diese kompakte lieh abgezogen wird, nachdem es dort eine vorbestimm- Bauweise hat nur ginen geringen Raumbedarf am Aufte Zeitspanne verblieben ist. 65 stellungsort und bringt den Vorteil, daß eine Vorrich-

Der Sterilisationsbohälter ist vorzugsweise ein belie- tung mit verhältnismäßig kleiner Oberfläche geschaffen biger Mischer mit eingebautem Mischwerk, an dessen wird, so daß die mögliche Wärmeabstrahlung auf einem mit einer Verschlußklappe versehene Entleerungsöff- Minimum gehalten werden kann. Ist der Isoliermantel

im Absland von der Außenseite der Baueinheit angeordnet, kann der 2'.wischenraum zwischen dem Isoliermantel und der Baueinheit für den Durchstrom von Heizmitte! benutzt werden. Gegebenenfalls sorgen Einbauten für eine zweckmäßige Lenkung des Heizmittel-Stroms.

Obwohl das Schüttgut in der ersten Sterilisationsstufe vorzugsweise chargenweise behandelt und auch chargenweise in den Masseflußbehälter eingegeben wird, aus dem man ss kontinuierlich abführt, ist es auch möglieh, das Aufheizen des Schüttgutes auf die Sterilisationstemperatur in der ersten Behandlungsstufe kontinuierlich durchzuführen.

In der Zeichnung ist in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Sterilisieren von Schüttgütern schematisch dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung hat einen beispielsweise zylinderförmigen Behälter 1 mit horizontal liegender Achse und einer in ihm gelagerter Welle 2. die von einem Motor 3 anzutreiben ist und über ihre Länge und ihrem Umfang verteilt mehrere radiale Tragarme 4 mit an deren Enden angebrachten Mischwerkzeugen 5 aufweist.

Auf der Oberseite des Behälters 1 ist ein Einfüüstutzen 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 J entleert v/erden.

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 einen 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 Steriiisationszeit, wobei im Nachsterilisator Sterilisationsbedingungen herrschen. Nach der gewünschten Nachsterilisationszeit wird das sterilisierte Gut durch eine am unteren Ende des Masseflußbehälters 12 befindliche Auslauföffnung 14 kontinuierlich abgezogen. Das sterilisierte Gut verläßt den Nachsterilisator auch gleichförmig, d. h. die beispielsweise den einze!- nen aus dem Behälter 1 in den Masseflußbehälter 12 eingegebenen Chargen entsprechenden Schichten 13 werden gleichförmig nacheinander entleert. Die Entleerungsöffnung 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 Baueinheit verbunden und mit einem Isoliermantel 15 versehen, der in einem derartigen Abstund von der Außenseite des Behälters 1, des Fallrohres 11 und des Mnsseflußbehälters 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 Einheil zusammengefaßt, die auf nicht dargestellten Füßen oder einem sonstigen Rahmen auf einer Unterlage abgestützt 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 12 beispielsweise durch eine wärmeisolierte gekapselte Fördereinrichtung wie eine Förderschnecke erfolgen ''inn.

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 wird während der Nachsterilisation keiner schädlichen mechanischen Beanspruchung unterworfen. Vielmehr ist mit geringstmögiichem apparativem Aufwand und bei schonenster Behandlung des Schüttgutes eine sichere Sterilisation bzw. eine gesteuerte Keimreduzierung von Schüttgütern aller Art möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Sterilisieren von Schüttgütern mit Hilfe von Sterilisationsmitteln wie Heißdampf, mit einem wärmeisolierten und/oder beheizten Sterilisationsbehälter, in dem ein das zu sterilisierende Gut umwälzendes Rühr- oder Mischwerk: drehbar gelagert ist und der Einrichtungen zum Evakuieren und zum Einleiten von Sterilisationsmitteln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Verschlußöffnung (10) mit Verschlußklappe des das Rühr- oder Mischwerk enthaltenden Sterilisationsbehälters (1) als Nachsterilisator ein siloartiger Massenußbehälter (12) angeschlossen ist, der am unteren Ende eine Auslauföffnung (14) zum kontinuierlichen Abgeben des sterilisierten Gutes aufweist

Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ds£. das Fassungsvermögen des als Nachsieriüsator dienenden Masseflußb^hältcrs (12) größer als das Füllungsvermögen des ersten Sterilisationsbehälters (1) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Masseflußbehälter (12) ebenso wie der Sterilisationsbehälter (1) wärmeisoliert ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Massefiußbehälter (12) ebenso wie der Sterilisationsbehälter (1) von außen beheizbar ist

5. Vorrichtung nach einem d>r Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Sterilisationsbehälter (1) und der Massefluflbehälter (12) zu einer Baueinheit verbunden und mit einem Isoliermantel (15) versehen sind, der im Abstand von der Außenseite der Baueinheit angeordnet ist