DE3522890C2

DE3522890C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen steriler Luft

Info

Publication number: DE3522890C2
Application number: DE3522890A
Authority: DE
Inventors: Ko Sugisawa; Kazuya Sekiguchi; Masao Taguchi; Masayuki Nakatani; Hitoshi Iwata
Original assignee: House Food Industrial Co Ltd
Current assignee: House Foods Corp
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2005-06-27
Also published as: IT8521242A0; SE8503154L; IT1184611B; US4690699A; CA1240475A; GB2163546B; JPH0231987B2; SE8503154D0; GB8515092D0; GB2163546A; SE465654B; DE3522890A1; JPS6111051A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen vollständig steriler Luft auf sichere Weise. Sterile Luft wird insbesondere dafür verwendet, in einem aseptischen Reservoir in aseptischen Zustand gebrachte, sterilisierte Produkte zu lagern, um ihren sterilen Zustand aufrechtzuerhalten.

Sterile Luft wird im allgemeinen verwendet, um ein sterilisiertes Erzeugnis vor dem aseptischen Abfüllen in einem aseptischem Reservoir in sterilem Zustand zu halten. Die sterile Luft wird dazu verwendet, ein Eindringen der umgebenden Luft in das aseptische Reservoir zu verhindern, wobei der Druck innerhalb des aseptischen Reservoirs höher ist als der Atmosphärendruck außerhalb des Reservoirs. Diese sterile Luft wird durch Filtern der in der Luft schwebenden Mikroorganismen, wie Mikroben, mittels eines Sterilfilters erzeugt. In diesem Fall wird das Sterilfilter üblicherweise zuvor einer Dampfsterilisierung unterzogen, um diejenigen Mikroorganismen, die zuvor vom Sterilfilter eingefangen wurden, und diejenigen Mikroorganismen, die anschließend nach dem Gebrauch am Sterilfilter haften, abzutöten. Diese Dampfsterilisierung weist jedoch Nachteile auf, da sie das Sterilfilter beschädigt und seine Einfangwirkung gegenüber den Mikroorganismen verringert, und auch ein Sterilfilter mit hoher Mikroorganismen-Einfangwahrscheinlichkeit verliert hierdurch allmählich seine Wirkung.

In "Sterilisation, Desinfektion, Konservierung, Chemotherapie" von Wallhäußer und Schmidt, 1967, Seiten 7 und 8, wurde dazu eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abtrennung von Mikroorganismen aus Gasen und Flüssigkeiten durch Filtration vorgestellt. Verwendung finden hierbei zuvor in strömendem Dampf sterilisierte Glaswollefilter.

Es wurde versucht, das vorstehende, bei Sterilfiltern auftretende Problem durch Verwendung eines Sterilfilters zusammen mit einem Heißlufterhitzer zu lösen. Die bloße Verwendung eines Sterilfilters zusammen mit einem elektrischen Heißlufterhitzer weist jedoch die nachstehenden Nachteile auf. Erstens befeuchtet das Dampfkondensat das elektrische Heizungselement, wenn das Sterilfilter und der elektrische Heißlufterhitzer einer Dampfsterilisierung unterzogen werden, was zu Kurzschlüssen aufgrund des Kondensats führen kann, wenn das Heizungselement zur Herstellung steriler Luft mit Energie gespeist wird, wodurch ein übermäßiger Strom fließt und das Heizungselement zerstört. Zweitens kann der Druck innerhalb des aseptischen Reservoirs wegen der Kondensation des Dampfes negativ werden, wenn der im aseptischen Reservoir verbleibende Dampf durch sterile Luft ersetzt wird, die in einer Vorrichtung zum Erzeugen steriler Luft erzeugt und nach der Dampfsterilisierung dieser Vorrichtung dem aseptischen Reservoir zugeführt wird. Es ist deshalb eine große Menge aseptischer Luft rasch erforderlich, um den hohen Druck innerhalb des aseptischen Reservoirs aufrecht zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt kann der Lufterhitzer kaum auf eine Änderung des Luftstroms in der Vorrichtung zum Erzeugen steriler Luft von demjenigen Zustand, in dem nur eine geringe Luftmenge fließt, zu demjenigen Zustand, in dem eine große Luftmenge zu fließen beginnt, reagieren, wodurch die Temperatur des Lufterhizers derartig verringert wird, daß die zum Sterilisieren erforderliche Temperatur nicht aufrechterhalten werden kann.

Aus der DE-OS 16 42 030 ist eine Vorrichtung zum Bereiten von Lebens- oder Genußmitteln unter Luftzufuhr und insbesondere ein Softeisbereiter bekannt. Dabei sind im Weg der Luftzufuhr eine oder mehrere Heizvorrichtungen zwischen einem Sterilfilter und einem nachgeschalteten Feuchtigkeitsabscheider angebracht. Die Heizvorrichtung bringt die durch sie hindurchgeleitete Luft oder von der Luft durchströmte Geräte auf Entkeimungstemperatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum sicheren Erzeugen vollständig steriler Luft bereitzustellen, mit denen die sterile Luft einem aseptischen Reservoir unmittelbar nach der Sterilisierungsbehandlung des Tanks in einer Menge und Geschwindigkeit kontinuierlich zugeführt werden kann, die zur Aufrechterhaltung des hohen Drucks im Tank ausreicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Sterilfilter und einen Lufterhitzer auf und ermöglicht eine vollständige und sichere Sterilisierung von Druckluft. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Dampf zum Sterilisieren des Sterilfilters und des Lufterhitzers vor dem Erzeugen steriler Luft verwendet, und danach wird Luft zum Trocknen des Inneren des Lufterhitzers verwendet, wonach Druckluft gefiltert und zum Sterilisieren erwärmt wird. Durch diesen Aufbau werden die Probleme verhindert, die im Lufterhitzer als Folge seines Kurzschlusses aufgrund des Vorhandenseins von Kondensat auftreten könnten. Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die sterile Luft solange nicht dem aseptischen Reservoir zugeführt, bis die Durchflußrate und die Temperatur der sterilen Luft vom Lufterhitzer 3 einen bestimmten Wert erreicht.

Deshalb wird dem Reservoir sterile Luft vom Lufterhitzer in einem stabilen Betriebszustand zugeführt, in dem der Lufterhitzer auf einer zum Sterilisieren von Luft erforderlichen Temperatur gehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen steriler Luft,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Erzeugen eines aseptischen Erzeugnisses mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Erzeugen steriler Luft, und

Fig. 3 einen Querschnitt von Ventilen, wobei Fig. 3 im Detail den mit X bezeichneten Abschnitt von Fig. 1 zeigt.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung 1 zum Erzeugen steriler Luft weist ein in einer Luftzufuhrleitung 5 angeordnetes Sterilfilter 2, einen mit einem Ende der Luftzufuhrleitung 5 verbundenen Lufterhitzer 3 und ein in einer sich vom Lufterhitzer 3 erstreckenden Lieferleitung 6 für sterile Luft vorgesehenes Absperrventil 4 auf. Mit dem anderen Ende der Luftzufuhrleitung 5 ist ein Kompressor 8 über ein Druckluftspeiseventil 7 verbunden, und mit dem anderen Ende der Lieferleitung 6 für sterile Luft ist ein aseptisches Reservoir 9 verbunden. In einer sich vom Sterilfilter 2 erstreckenden Rohrleitung 13 sind ein Ventil 10, ein Temperaturfühler 11 und eine Dampffalle 12 vorgesehen. Ein Dampfventil 14 ist mit einer Dampfzufuhrleitung 15 verbunden, um die Durchflußrate des hierdurch gelieferten Dampfes in Abhängigkeit von der Temperatur des Dampfes in der Rohrleitung 13 zu regeln, die durch den Temperaturfühler 11 ermittelt wird. Es können verschiedene Arten von Lufterhitzern verwendet werden, aber vorzugsweise wird ein Lufterhitzer mit elektrischer Heizung verwendet, da hierdurch die Temperatursteuerung erleichtert wird. In diesem Fall weist der Lufterhitzer 3 ein Heizelement 16, einen Transformator 17 für das Heizelement 16 und einen Teemperaturregler 18 auf. Der Temperaturregler 18 ist mit einem in der Lieferleitung 6 für sterile Luft vorgesehenen Temperaturfühler 19 verbunden, um die Temperatur im Innern des Lufterhitzers 3 zu ermitteln.

Stromaufwärts bzw. stromabwärts vom Absperrventil 4 sind eine Luft- oder Kondensatabflußleitung 20 bzw. eine Rohrleitung 33 mit der Lieferleitung 6 für sterile Luft verbunden, wie in Fig. 1 dargestellt, und weisen Abflußventile 21 bzw. 34 auf, die als Nadelventile 35 bzw. 36 ausgebildet sein können, wie in Fig. 3 dargestellt, um die Steuerung der Durchflußrate zu erleichtern.

Eine Ausführung einer Anlage zum Erzeugen eines aseptischen Erzeugnisses mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen steriler Luft wird nachstehend anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Ein Wärmetauscher 23 weist einen Heizabschnitt 24 und einen Kühlabschnitt 26 auf, die durch eine Trennwand, wie eine Trennplatte 30 voneinander getrennt und durch eine Erzeugnisleitung 22 mit einer Homogenisiervorrichtung 25 außerhalb des Wärmetauschers 23 miteinander verbunden sind. Die Erzeugungsleitung 22 ist mit einer aseptischen Abfüllmaschine 27 verbunden. Das aseptische Reservoir ist mit der Erzeugnisleitung 22 über ein Dreiwegventil 32 zwischen dem Kühlabschnitt 26 und der Abfüllmaschine 27 verbunden. Innerhalb des Heizabschnittes 24 des Wärmetauschers 23 sind Dampfleitungen 28 vorgesehen, um das durch die Erzeugnisleitung 22 fließende Erzeugnis zu erwärmen, und andererseits ist innerhalb des Kühlabschnitts 26 des Wärmetauschers 23 eine Kühlwasserleitung 29 vorgesehen, um das im Heizabschnitt 24 erwärmte Erzeugnis zu kühlen.

In der ersten Stufe wird eine Pumpe 31 verwendet, um Wasser in die Erzeugnisleitung 22 einzuspeisen, und das Wasser wird im Heizabschnitt 24 erwärmt, um das Innere der Erzeugnisleitung 22 durch das durch die Erzeugnisleitung 22 fließende heiße Wasser zu sterilisieren. In diesem Fall wird das Dreiwegventil 32 zuvor derart gesteuert, daß die Strömung des heißen Wassers durch die Erzeugnisleitung 22 zur aseptischen Abfüllmaschine 27 geleitet wird.

Neben der Sterilisierung der Erzeugnisleitung 22 werden auch die Vorrichtung 1 zum Erzeugen steriler Luft und der aseptische Tank 9 einer Dampfsterilisierung unterzogen. Das Druckluftspeiseventil 7 ist zunächst geschlossen und das Dampfventil 14 und das Absperrventil 4 sind geöffnet, um den Dampf von der Dampfzufuhrleitung 15 über die Lieferleitung 6 für sterile Luft zur Vorrichtung 1 zum Erzeugen steriler Luft und zum aseptischen Reservoir 9 zu leiten. Während dieser Dampf zugeführt wird, wird das Abflußventil 21 offen gehalten. Der Lufterhitzer 3 und das Sterilfilter 2 werden durch den durch sie geleiteten Dampf sterilisiert und anschließend wird der Dampf durch die Rohrleitung 13 und das Ventil 10 zur Dampffalle 12 geleitet, wo das Dampfkondensat abgeführt wird. Zu dieser Zeit ermittelt der in der Rohrleitung 13 vorgesehene Temperaturfühler 11 die Dampftemperatur innerhalb der Rohrleitung 13 und sendet Signale zur Steuerung der Durchflußrate des Dampfes von der Dampfzufuhrleitung 15 an das Dampfventil 14, wodurch die Temperatur im Inneren der Vorrichtung 1 zum Erzeugen steriler Luft und des Reservoirs 9 auf eine zur Sterilisierung geeignete Temperatur, üblicherweise etwa 130°C, eingestellt wird.

Nach dem Sterilisieren des gesamten aseptischen Reservoirs 9 und der Vorrichtung 1 zum Erzeugen steriler Luft werden das Absperrventil 4 und das Ventil 10 geschlossen, während das Dampfventil 14 offen bleibt, und danach wird das Druckluftspeiseventil 7 geöffnet. Das Abflußventil 34 ist geöffnet, um den in der Lieferleitung 6 für sterile Luft vorliegenden Dampf zusammen mit dem von der Dampfzufuhrleitung 15 zugeführten Dampf ausströmen zu lassen. Durch diese Vorgangsweise kann die Verringerung der Sterilisierungstemperatur im Tank und in der Lieferleitung 6 verhindert werden, die durch das Ansammeln von Dampfkondensat verursacht werden kann.

Die komprimierte Luft vom zuvor betätigten Kompressor 8 wird danach der Vorrichtung 1 zum Erzeugen sterilisierter Luft zugeführt. Die zugeführte komprimierte Luft wird durch das Sterilfilter 2 gefiltert und danach dem Lufterhitzer 3 zugeführt. In dieser Verfahrensstufe ist der Lufterhitzer 3 nicht in Betrieb. Nachdem das Wasser im Lufterhitzer 3 zusammen mit der darin vorliegenden komprimierten Luft durch die Luft- oder Kondensat-Abflußleitung 20 abgeführt und der Lufterhitzer 3 ausreichend getrocknet ist, wird das Heizelement 16 des Lufterhitzers 3 mit Energie gespeist, um die durch den Lufterhitzer 3 geführte komprimierte Luft zu erwärmen. Der in der Lieferleitung 6 für die sterile Luft auf der Austrittsseite des Lufterhitzers 3 vorgesehene Temperaturfühler 19 ermittelt die Temperatur der durch das Heizelement 16 erwärmten komprimierten Luft und sendet die Meßsignale an den Temperaturregler 18. Der Temperaturregler 18 steuert das Heizelement 16 elektrisch über den Transformator 17, so daß die komprimierte Luft auf eine beliebige, zur Sterilisierung geeignete Temperatur zwischen etwa 250°C und 450°C erwärmt wird. Die zuvor erwärmte und sterilisierte, komprimierte sterile Luft wird über die Luft- oder Kondensat-Abflußleitung 20 durch das Abflußventil 21 abgelassen, bis die Durchflußrate der sterilen Luft vom Lufterhitzer 3 einen bestimmten Wert erreicht.

Danach wird das Dampfventil 14 geschlossen, um die Dampfzufuhr zu unterbrechen, und danach wird das Abflußventil 21 geschlossen und gleichzeitig das Absperrventil 4 geöffnet, um die sterile Luft in das aspetische Reservoir 9 einzuführen. Die Zufuhr der sterilen Luft wird derart durchgeführt, daß der Dampf im aseptischen Reservoir 9 durch die sterile Luft ersetzt wird, wobei das aseptische Reservoir 9 unter Druck gesetzt bleibt. Der im aseptischen Reservoir 9 kondensierte Dampf wird vom Boden des Reservoirs 9 durch das Dreiwegventil 32 zur Erzeugnisleitung 22 geführt, von der der kondensierte Dampf über die Abfüllmaschine 27 abgelassen wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Erzeugen steriler Luft, mit

a) einer Luftzufuhrleitung (5) mit einem Sterilfilter (2) zum Filtern von Mikroorganismen aus der Luft,
b) einer Lieferleitung (6) für sterile Luft,
c) einem zwischen der Luftzufuhrleitung (5) und der Lieferleitung (6) für sterile Luft angeordneten Lufterhitzer (3) und
d) einer mit der Lieferleitung (6) verbundenen Abflußleitung (20) für Luft oder Kondensat mit mindestens einem Abflußventil (21),

gekennzeichnet durch

e) ein stromabwärts der Abflußleitung (20) in der Lieferleitung (6) angeordnetes Absperrventil (4) und
f) eine stromabwärts vom Absperrventil (4) mit der Lieferleitung (6) verbundene Rohrleitung (33) mit einem Abflußventil (34).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufterhitzer (3) ein elektrischer Lufterhitzer ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abflußventil (21) ein Nadelventil ist.

4. Verfahren zum Erzeugen steriler Luft mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

a) daß zunächst das Sterilfilter (2), der Lufterhitzer (3) und ein nachgeschaltetes aseptisches Reservoir (9) unter Verwendung von Dampf sterilisiert werden,
b) daß nach dem Sterilisieren bei geschlossenem Absperrventil (4) Dampf aus der Lieferleitung (6) über die Rohrleitung (33) und das Abflußventil (34) abgeleitet wird,
c) daß das Innere des Lufterhitzers (3) unter Verwendung von Luft getrocknet wird,
d) daß danach Druckluft gefiltert und zum Sterilisieren erwärmt wird, und
e) daß die sterile Luft dem nachgeschalteten aseptischen Reservoir (9) zugeführt wird, wenn die Durchflußrate und Temperatur der sterilen Luft vom Lufterhitzer (3) einen bestimmten Wert erreicht hat.