DE3844174C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung eines Konzentrates durch Vermischen einer Flüssigkeit mit löslichen Feststoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 27 51 109 ist eine Mischvorrichtung bekannt, bei der schwer zu mischende Flüssigkeiten aus einem Behälter getrennt entnommen und einer Mischpumpe zugeführt werden. Die Mischflüssigkeit wird dann wieder von der Pumpe in den Behälter zurückgeführt.

Insbesondere für die Herstellung von Bicarbonat zur Ver­ wendung in Dialysegeräten besteht ein Bedürfnis nach einer Herstellungsanlage, die die Produktion eines Konzentrates mit hoher Qualität ermöglicht, da vor allem in diesem Bereich hohe Anforderungen im Hinblick auf Sterilität und ausgewogene Konzentration bestehen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Herstellung von Konzentraten durch Mischung von Flüssig­ keit mit löslichem Feststoff zu schaffen, die eine gleich­ bleibend hoch qualitative Produktion von Konzentraten mit relativ niedrigem Aufwand und minimiertem Verschleiß an der Mischvorrichtung ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch wird es möglich, daß beispielsweise für die Her­ stellung von Dialysekonzentrat Bicarbonatpulver oder Granulat mit RO-Wasser (Umkehrosmosewasser) gemischt werden kann, wobei durch die Zufuhr von CO₂ das Konzentrat ausge­ glichen und danach vorzugsweise gefiltert werden kann, um die erforderliche Sterilität sicherzustellen, falls das Konzentrat tatsächlich für den Einsatz bei Dialysegeräten gedacht ist.

Zu den besonderen Vorteilen der erfindungsgemäßen Anlage gehört ihre kosteneffektive Produktionsweise, bei der Konzentrate mit hoher Qualität hergestellt werden können. Handelt es sich um Dialysekonzentrate, wie beispielsweise ein Bicarbonatkonzentrat, kann dessen pH-Wert optimal eingestellt werden, um eine Carbonatausfällung im Dialysegerät zu verhindern. Darüber hinaus ist es möglich, eine Kontamination mit Bakterien oder Pyrogenen wirksam zu verhindern bzw. auf das maximal zulässige Maß abzusenken.

Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß der Platzbedarf für die Speicherung des Konzentrates erheblich herabgesetzt werden kann und daß Abfallprobleme in erheblichem Maße zu reduzieren sind. Fernerhin ist die Bedienungszeit durch entsprechendes Personal relativ gering.

Darüber hinaus können die Abmessungen der Anlage klein gehalten werden, so daß sie sich insbesondere als Klein­ anlage im Bereich der Dialysetechnik hervorragend eignet. Ferner ist es möglich, die Anlage beweglich auszubilden, wozu sie in einem entsprechend ausgebildeten Gestell angeordnet werden kann, das beispielsweise durch das Vorsehen von Rädern verfahrbar gemacht werden kann.

Ferner ergibt sich durch das Vorsehen einer Strömungs-Um­ kehreinrichtung der besondere Vorteil, daß lediglich eine Pumpe zum Mischen, Füllen, Spülen und Desinfizieren erfor­ derlich ist, da alle entsprechenden Strömungsschaltungen durch Bedienung der Umkehreinrichtung erreichbar sind.

Eine Kleinanlage für die Dialysatkonzentratherstellung kann beispielsweise in folgender Art und Weise ausgelegt werden, wobei sich besonders günstige Betriebs- und Herstellungs­ bedingungen ergeben:

• - RO-Wasserförderung: ungefähr 300 l,
• - elektrische Energieversorgung: ungefähr 2 kVA (110 V, 120/208 V; 220 V, 220/380 V)
• - Raumbedarf: 10 m²,
• - Bicarbonat: 8,4 g/100 l Konzentrat bzw. 50 lb (22,68 kw)/72 l, und
• - Aggregatausführung: nicht rostende Stahlflaschen mit CO₂ und Reduzierventil mit Durchflußmesser für CO₂.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage, und insbesondere mit der zuvor wie im Beispiel beschriebenen Dimensionierung wird es möglich, für den Dialysebereich ein Bicarbonatkonzentrat durch volumetrisches Mischen von Bicarbonatpulver mit RO-Wasser aus einer RO-Wasserherstellungsanlage zu mischen, wobei eine vollständige Auflösung des Konzentrates erreich­ bar ist. Die Konzentration der Lösung wird beispielsweise über eine Leitfähigkeitsmessung gesteuert und der pH-Wert wird durch das Einleiten von CO₂-Blasen durch die Lösung eingestellt. Das Endprodukt wird vor dem Abfüllen in Flaschen gefiltert, um eventuell vorhandene Bakterien und Pyrogene zu eliminieren.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Als eine besonders bevorzugte Filtrationseinheit kann beispielsweise ein SPS 600 Membranfilter verwendet werden. Als besonders bevorzugte Ausführungsform einer Strömungs- Umkehrvorrichtung kann ein Dreiwege-Kugelhahn vorgesehen sein, der mit einem 180° drehbaren Rohrwinkel versehen ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schemaskizze in Form eines Blockschaltbildes einer erfindungsgemäßen Anlage in einer Schalt­ stellung zum Auflösen von Feststoff,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung in einem zweiten Schaltzustand, der einen weiteren Her­ stellungsschritt darstellt, und

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung der Anlage in einem Schaltzustand zum Spülen.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage 1 zur Herstellung von Konzentraten durch Mischung von Flüssigkeit mit löslichem Feststoff dargestellt. Eine der­ artige Anlage kann insbesondere zur Herstellung von Dialyse­ konzentraten als Kleinanlage ausgebildet sein, die in einem beispielsweise aus nicht rostenden Stahl hergestellten Rahmen montiert werden kann, der in Fig. 1 jedoch nicht näher dargestellt ist. Um eine derartige Kleinanlage ver­ fahrbar auszustatten, kann der Rahmen mit Rädern versehen werden. Beispielsweise weist eine derartig aufgebaute Anlage Abmessungen auf, die im praktischen Betrieb ein Verfahren der gesamten Einheit durch Türen üblicher Abmessungen gestattet. Dementsprechend werden Abmessungen von ungefähr 1,98 m×0,82 m bei eventuell abgehobenen Deckel nicht überschritten.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage 1 weist im einzelnen einen Mischbehälter 2 auf, der einen oberen zylindrischen Ab­ schnitt 3 und einen trichterförmigen Boden 4 aufweist. Der Öffnungswinkel des trichterförmigen Bodens 4 beträgt vor­ zugsweise weniger als 80°.

Der Mischbehälter 2 weist eine Zuführöffnung 5 für Feststoff und eine Zuführöffnung 6 für Flüssigkeit, vorzugsweise RO- Wasser, auf, die in einem nur schematisch angedeuteten Deckel 7 angeordnet sind. Der jeweils verwendete Feststoff wird von einem nicht näher dargestellten Speicher über eine ebenfalls nicht näher dargestellte Leitung zur Zuführöffnung 5 geführt. Die Flüssigkeit wird ebenfalls über einen nicht näher dargestellten Flüssigkeitsspeicher über ein vorzugs­ weise elektrisch betätigbares Dosierorgan 8 und eine schema­ tisch dargestellte Förderleitung 9 zur Zuführöffnung 6 des Mischbehälters 2 geleitet.

Der Mischbehälter 2 weist ferner einen kombinierten Einlaß/ Auslaß-Anschlußstutzen 10 auf, der am tiefsten Punkt des trichterförmigen Bodens 4 mit dem Behälterinnern verbunden ist. Der Einlaß/Auslaß-Anschlußstutzen 10 ist hierbei in Form eines sogenannten Rohr-im-Rohr-Systems ausführt, das ein Zentralrohr 11 und ein dieses kreisringförmig umgebendes Außenrohr 12 aufweist.

Ferner ist in Fig. 1 verdeutlicht, daß die erfindungsgemäße Anlage 1 einen Misch-Flüssigkeitskreislauf 13 aufweist. Dieser Flüssigkeitskreislauf 13 umfaßt im Beispielsfalle 3 Leitungssegmente und ist über eine Strömungs-Umkehrein­ richtung 15 an den Anschlußstutzen 10 des Mischbehälters 2 angeschlossen. Die Strömungs-Umkehreinrichtung 15 ist so aufgebaut, daß sie über ein um 180° drehbares Rohrwinkel­ stück an das Rohr-im-Rohr-System angeschlossen ist, so daß durch entsprechendes Drehen eines Knebels die Strömungs­ richtung umgedreht werden kann, was nachfolgend näher beschrieben werden wird.

Ferner weist der Flüssigkeitskreislauf 13 eine Pumpe 16 auf, die die im Flüssigkeitskreislauf 13 befindliche Flüssig­ keitsmenge umwälzt.

Ferner ist in dem Flüssigkeitskreislauf 13 ein Schaltorgan 17 zur Strömungsrichtungsänderung eingeschaltet, das strom­ abwärts der Pumpe 16 mit einem von dieser abgehenden Leitungssegment 18 einem zur Umkehreinrichtung 15 führenden Leitungssegment 19 und einer zum Behälterinneren führenden Hauptleitung 20 verbunden ist.

Der Flüssigkeitskreislauf 13 wird von einem von der Umkehr­ einrichtung 15 zur Pumpe 16 führenden weiteren Leitungs­ segment 21 und einem Anschluß 22 komplettiert, durch den Kohlendioxid (CO₂) in den Flüssigkeitskreislauf einge­ leitet werden kann. Von der Hauptleitung 20 zweigt eine Zweigleitung 30 ab, die eine Konduktivitäts/Temperatur­ meßzelle 31 und eine Filtereinheit 23 aufweist. Diese Filtereinheit 23 kann beispielsweise zwei parallel geschal­ tete Filtermembranen umfassen. Die Filtereinheit 23 ist ferner mit einer Ableiteinrichtung 24 versehen, die nach Zahl der vorhandenen Filterelemente einen oder mehrere Anschlüsse und ein Auslaßorgan 25 zur Entnahme des hergestellten Konzentrates umfaßt.

Von der Filtrationseinheit 23 aus verläuft eine Rückführ­ leitung 26 zum Mischbehälter 2.

Wie Fig. 1 ferner verdeutlicht, ist die Hauptleitung 20 mit einer Durchflußreguliervorrichtung 27 versehen und endet im Inneren des Mischbehälters 2 und ist an ihrem im Behälter­ inneren angeordneten Ende mit einem Sprühkopf 28 versehen, dessen Funktion später erläutert werden wird.

Schließlich ist der Mischbehälter 2 mit einer Füllhöhen­ reguliereinrichtung 29 versehen, die beispielsweise als Leitfähigkeits-Niveaubegrenzungsschalter ausgebildet sein kann.

Zur Herstellung eines Konzentrates wird zunächst der Misch­ behälter 2 mit Flüssigkeit und dann mit einem löslichen Feststoff wie beispielsweise Bicarbonatpulver, im richtigen Mischungsverhältnis gefüllt. Dabei geht das Pulver in Lösung über, da das gesamte Flüssigkeitsvolumen mittels der Pumpe zirkuliert wird.

Während der ersten Mischungsphase weist die Lösung eine relativ hohe Konzentration von noch nicht gelösten Partikeln auf. Daher neigt die Lösung dazu, die mechanischen Teile relativ stark abzunutzen. Daher ist es erforderlich, eine Strömungsrichtung zu wählen, die eine Minimierung der Teile ermöglicht, die durch die Pumpe hindurchfließen. In dieser Phase fließt daher die Flüssigkeit bzw. Lösung in einem äußeren Zyklus, was bedeutet, daß die Strömungs-Umkehrvor­ richtung so eingestellt ist, daß die Lösung durch das Außenrohr 12 nach oben gerichtet in den Mischbehälter 2 einströmt, und dabei das Feststoffpulver vom Behälterboden aufwirbelt und dann durch das Zentralrohr 11 zur Pumpe 16 zurückströmt. Diese Schaltstellung ist in Fig. 1 darge­ stellt, wobei die Strömungsrichtung im Misch-Flüssigkeits­ kreislauf 13 und im Behälterinneren durch die eingezeich­ neten Pfeile verdeutlicht wird.

Während einer zweiten Phase des Mischvorganges ist es vorteilhaft, wenn der Flüssigkeitsstrom reversiert wird. Dabei werden die am Behälterboden 4 befindlichen Partikel mitgerissen, so daß eine vollständige Auflösung möglich ist. Dieser Vorgang wird durch einen relativ großen Öffnungs­ winkel unterstützt. Zum Ändern der Fließrichtung ist es lediglich erforderlich, die Strömungs-Umkehrvorrichtung 15 umzuschalten, was in Fig. 2 durch die entsprechend andere Pfeilrichtung verdeutlicht wird.

Durch die beiden zuvor beschriebenen Schaltzustände des Flüssigkeitskreislaufes 13 wird also ermöglicht, einerseits eine übermäßige Abnutzung der Pumpe 16 durch relativ viele ungelöste Partikel zu vermeiden und andererseits im zweiten Schaltzustand sämtliche noch am Boden 4 des Mischbehälters 2 befindliche Partikel mit in die Flüssigkeit einzuspülen, um eine vollständige Lösung und damit das Erhalten eines Konzentrates in dem gewünschten Mischungsverhältnis zu ermöglichen.

Dabei ergibt sich durch das Vorsehen der Strömungs-Umkehr­ einrichtung 15 der Vorteil, daß nur eine einzige Pumpe 16 für den Flüssigkeitskreislauf 13 nötig ist. Der Misch- Flüssigkeitskreislauf bzw. der horizontale Kreislauf 13 ist wie gesagt über das Schaltorgan 17 mit der Hauptleitung 20 verbunden, die mit den zuvor sonst beschriebenen Teilen einen vertikalen Flüssigkeitskreislauf bildet. In diesem Kreislauf ist es möglich, durch entsprechende Ansteuerung der Durchflußreguliervorrichtung 27 den Druck in der Filtra­ tionseinheit 23 einzustellen und damit kann die Produktmenge in Kombination mit der Stellung des Schaltorgans 17 variiert werden. Vorteilhafterweise weist die Anlage 1 keinerlei Totwasserzonen auf.

Bei einer praktischen Ausführungsform beträgt das Füll­ volumen des Mischbehälters 2 ungefähr 300 l. Das Füllniveau wird dabei durch die Füllhöhenreguliereinrichtung 29 erfaßt. Wenn das vorbestimmte Flüssigkeitsniveau erreicht ist, schließt diese Reguliervorrichtung 29 das Dosierorgan 8, vorzugsweise in Form eines Solenoidventils, automatisch. Sollte nach der Auflösung des Feststoffes die Konzentration desselben zu hoch sein, was zu einer zu hohen Leitfähigkeit führt, wird Flüssigkeit in geeigneter Form ergänzend zuge­ führt, bis die gewünschte Leitfähigkeit erreicht ist. Dabei wird die Qualität der Lösung ständig mittels der Leitfähig­ keitsmeßzelle 31 in der Zweigleitung überwacht. Die Leit­ fähigkeitsmessung ist dabei vorteilhafterweise temperatur­ kompensiert.

Der von der Pumpe 16 erzeugte Druck stromabwärts der Filtrationseinheit 23 wird ebenfalls gemessen und kann auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden. Der Druck ist ein Maß für die Filtrationskapazität.

Zum Abfüllen des Konzentrates in Flaschen wird beispiels­ weise ein elastisches Rohr mit einem Kugelventil als Endstück verwendet. Falls keine Füllung sattfindet, wird das Endstück in ein Führungsstück des Behälterdeckels einge­ setzt.

Die Anlage 1 muß in regelmäßigen Zeitabständen desinfiziert werden. Bei einer Anlage für den Dialysebereich beispiels­ weise nach einer Füllung in Intervallen von ein oder zwei Tagen. Zum Desinfizieren der Anlage 1 wird diese mit bei­ spielsweise 100 l RO-Wasser und einem zugeführten Desin­ fektionsmittel gefüllt. Ein derartiges Desinfektionsmittel kann beispielsweise Persäure sein, wobei die Konzentration der Spüllösung 0,2% betragen sollte. Dann wird die Desin­ fektionslösung vorzugsweise 30 Minuten lang zirkuliert. Diese Zirkulation erfolgt ebenfalls durch die Pumpe 16, wobei bei entsprechenden Schaltstellungen der Sprühkopf 28 ebenfalls mit Desinfektionslösung beschickt werden kann, was es ermöglicht, sämtliche Behälterinnenwände mit Desinfek­ tionslösung zu benetzen, da der Sprühkopf 28 unmittelbar unterhalb des Behälterdeckels angeordnet ist. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines derartigen Sprühkopfes 28, daß die Menge an erforderlicher Flüssigkeit zur Desinfektion minimiert werden kann. Nach der Desinfektion wird die Anlage 1 mehrere Male gespült. Durch Teststreifen kann sicherge­ stellt werden, daß keine Desinfektionslösung in der Anlage verbleibt. Die Stellung der Strömungsschaltorgane für die Desinfektion und die Spülung ist gleich und ist in Fig. 3 durch die eingezeichneten Pfeile verdeutlicht.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Anlage 1 sehr leicht zu bedienen. Zunächst muß hierzu die Anlage 1 mit einer Energieversorgung verbunden werden, und es muß sicher­ gestellt sein, daß der Flüssigkeitszulauf angeschlossen ist. Dann kann die Anlage 1 mittels eines Einschaltorganes, beispielsweise auf einem Schaltpult, eingeschaltet werden. Hierbei wird durch ein Kontrollorgan angezeigt, ob sich die Anlage in der Schaltstellung "Produktion" oder der Stellung "Desinfektion" befindet. Falls beispielsweise die Schalt­ stellung "Desinfektion" angezeigt wird, die Bedienungsperson jedoch in die Schaltstellung "Produktion" umschalten will, kann ein Umschaltorgan betätigt werden, wobei dann die Anlage mit Flüssigkeit gefüllt wird. Dieses Füllen endet automatisch, wenn das vorbestimmte Niveau erreicht ist. Nach der Zugabe des Feststoffpulvers wird die Pumpe 16 in Betrieb genommen.

In der Betriebsweise "Desinfektion" wird der Leitfähig­ keitsniveauschalter 29 umgangen, was eine Simulation eines vollen Behälters zur Folge hat. Daher wird das Dosierorgan 8 geschlossen. Daher ist es wiederum möglich, den Behälter 2 mit weniger Wasser zu füllen, als dies gemäß dem vorbes­ timmten Niveau den Niveauschalter 29 in der Produktions­ betriebsweise vorgegeben ist. Daher muß von der Bedienungs­ person in der Desinfektionsbetriebsweise eine entsprechende Bedienungstaste so lange gedrückt werden, bis das gewünschte Desinfektionsniveau erreicht ist.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage 1 ist es möglich, hoch qualitative Konzentrate herzustellen und dabei einen einfachen und betriebssicheren Ablauf zu gewährleisten.

Claims (13)

1. Anlage zur Herstellung eines Konzentrates durch Vermischen einer Flüssigkeit mit löslichen Feststoffen, insbesondere eine Kleinanlage zur Herstellung eines von Dialysekonzentrates, mit einem Behälter (2), der Zuführöffnungen (5, 6) für die Feststoffe bzw. für die Flüssigkeit und einen trichterförmigen Boden (4) aufweist, mit einem Anschlußstutzen (10) an der tiefsten Stelle des Bodens, mit einem Kreislauf (13) und mit einer Pumpe (16) in dem Kreislauf (13), wobei im Betrieb durch den Kreislauf (13) das Flüssigkeits/Feststoff-Gemisch aus dem Behälter (2) abgezogen und wieder in diesen zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (10) zwei Strömungskanäle (11, 12) und eine Umkehreinrichtung (15) zur Festlegung der Strömungsrichtung in den Strömungskanälen (11, 12) aufweist, und daß der Kreislauf (13) an die beiden Strömungskanäle (11, 12) angeschlossen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtrationseinheit (23) an den Flüssigkeits­ kreislauf (13) angeschlossen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationseinheit (23) über ein Dreiwegeventil (17) an den Flüssigkeitskreislauf (13) angeschlossen ist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationseinheit (23) in einer Zweigleitung (30) angeordnet ist, die von einer Hauptleitung (20) abzweigt, die über das Dreiwegeventil (17) mit dem Flüssigkeitskreislauf (13) verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zweigleitung (30) in Strömungsrichtung vorzugsweise vor der Filtrationseinheit (23) eine Leitfähigkeits/Temperatur-Meßzelle (31) angeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptleitung (20) eine Durchflußregulier­ vorrichtung (27), vorzugsweise in Form eines Durchfluß­ steuerventils, angeordnet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitung (20) im Mischbehälter (2) endet.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Hauptleitung (20) mit einem im Mischbehälter (2) angeordneten Sprühkopf (28) versehen ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (2) mit einer Füllhöhenregulier­ einrichtung (29) versehen ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllhöhenreguliereinrichtung als Leitfähig­ keits-Niveaubegrenzungsschalter (29) ausgebildet ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskreislauf (13) mit einem Anschluß (22) zur Zuführung von CO₂ versehen ist.

12. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Mischvorgangs die Strömungs-Umkehreinrichtung (15) in der Weise geschaltet ist, daß die Lösung durch das Außenrohr (12) nach oben in den Mischbehälter (2) einströmt, während die ausströmende Lösung durch das Innenrohr (11) abgezogen wird, und daß in einer zweiten Phase des Mischvorgangs die Strömungs-Umkehreinrichtung (15) in der Weise umgeschaltet ist, daß die Lösung durch das Innenrohr (11) nach oben in den Mischbehälter (2) einströmt, während die ausströmende Lösung durch das Außenrohr (12) aus dem Mischbehälter abgezogen wird.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des trichterförmigen Bodens (4) weniger als 80° beträgt.