SE459415B - Foerfarande foer att oeverfoera en produkt till en paafyllningsanordning - Google Patents

Description

20 30 35 40 459 415 Å 2 av materialet innefattande fasta partiklar och följaktligen fritt från problemen med igensättning beskrives i en tysk tidskrift “Die Molkeri-Zeitung Welt der Milch, 35. Jahrgang, 1981/4i“. Detta system har en tryckalstrade pump på uppströms- sidan om steriliseringsanordningen och en mottryckstank an- ordnad på nedströmssidan av densamma. Hotryckstanken har ett reglerbart pneumatiskt tryck, medelst vilket mottrycket pà- föres steriliseringsanordningen. Med detta system är det därför möjligt att behandla materialet som innehåller fasta partiklar i steriliseringsanordningen vid en konstant tempera- tur och vid ett stabilt mottryck.

Dessutom kan problemet beträffande igensättning undvikas eftersom det inte finns några delar, exempelvis en tryckreg- leringsventil eller en homogeniseringsanordning, vilka skulle bli igensatta av de fasta partiklarna.

Det i den ovan nämnda tidskriften visade steriliserings- systemet är speciellt fördelaktigt när detsamma användes vid sterilisering av material innehållande fasta partiklar. I detta steriliseringssystem uppträder emellertid följande problem när en pàfyllningsmaskin anslutas till nedströmssidan av mottryckstanken eftersom samma tryck som verkar i sterili- seringsanordningen pàföres även de nedströms om mottryckstank- en belägna delarna av systemet.

I allmänhet kan de delar av pafyllningsmaskinen som anslutas till steriliseringssystemet endast motstå relativt lagt tryck så att pàförandet av samma tryck som i sterili- seringsanordningen på dessa delar av pafyllningsmaskinen bör företrädesvis undvikas av konstruktionstekniska skäl. Pä- förandet av ett sådant tryck förorsakar alltsa olika problem, såsom förändringar av pafyllningsmängden, vätskedroppning pà grund av läckage av vätskan från pàfyllningsventilen pà grund av högt tryck, och stänkning av vätskan, vilket resulterar i ett gasbildningsfenomen när pafyllningsventilen är öppen.

I detta steriliseringssytem är därför en ventil eller ett lämpligt organ anordnat för att selektivt koppla bort pàfyllningsmaskinen från steriliseringsanordningen och mot- tryckstanken nedströms om steriliseringsanordningen. Vid drift stängas ventilen för att koppla bort pàfyllningsmaskinen under steriliseringen och den steriliserade produkten ansamlas tillfälligt i mottryckstanken utan sänkning av trycket. Där- 10 15 20 25 30 35 ' 459 415 efter när steriliseringsoperationen har avbrutits och trycket sänkts i den del av systemet som innefattar mottryckstanken öppnas ventilen för att medge att produkten tillföras påfyll- ningsmaskinen. I detta fall maste emellertid steriliseringen och pàfyllningen utföras i separata steg, vilket är ofördel- aktigt vid kontinuerlig framställning av produkten.

Vid ytterligare en annan metod är tryckregleringsventil- en eller överföringspumpen anordnad mellan mottryckstanken i steriliseringssystemet och påfyllningsmaskinen. Vid denna metod bibehàlles därför normalt tryck i systemet nedströms om tryckregleringsventilen eller pumpen, så att pafyllnings- maskinen hållas borta från det tryck som verkar i sterili- seringsanordningen. Användandet av tryckregleringsventilen tenderar emellertid att åstadkomma en onormal tryckökning i systemet på grund av igensättning av tryckregleringsventilen av fasta partiklar, vilka kan finnas i produkten, ofta resul- terande i kollaps av steriliaeringssystemet. Förekomsten av fasta partiklar år tillåtet till en viss grad under förutsätt- ning att pumpen användes i stället för tryckregleringsventil- en. Vid ett sådant fall skall de fasta partiklarna passera igenom olika passager i pumpen så att de fasta partiklarna skall brytas sönder. Sålunda kan denna metod inte användas för produkter som innehåller stora fasta partiklar.

Föreliggande uppfinning har som primärt ändamål att åstadkomma ett pàfyllningsförfarande, vilket ej uppvisar nackdelarna med den ovan beskrivna kända tekniken.

Närmare bestämt är det ett huvudändamàl med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande, som utmärkes av att produkten uppsamlas i en trycktank utan sökning av behand- lingstrycket, att produkten överförs fran trycktanken till en bufferttank ansluten nedströms trycktanken, varvid trycket i bufferttanken bibehàlles på en nivå som är lika med eller något lägre än trycket i trycktanken, att bufíerttanken an- sluts till en pàfyllningstank, ansluten nedströms bufferttank- en, efter det att denna bprtkopplats från trycktanken och trycket däri sänkts, varvid trycket i pafyllníngstanken kan hållas lagt, och att produkten härigenom är möjlig att över- föras fràn bufferttanken genom pàfyllningstanken till en pàfyllningsmaskin. 10 15 20 25 30 35. 459 4-15 Föreliggande uppfinning framgår tydligare av den efter- följande beskrivningen av föredragna utföringsformer, varvid hänvisas till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar ett schematiskt flödesschema av en utföringsform av pâfyllningsanord- ningen enligt föreliggande uppfinning; fig. 2 visar ett schematiskt flödesschema av påfyllningsanordningen enligt uppfinningen med en utföringsform där ett steriliseringssystem är förbundet med densamma; fig. 3 visar ett schematiskt flödesschema av en kombi- nation av ytterligare en utföringsform av påfyllningsanordningen enligt uppfinningen med ett alternativt steriliseringssystem; och fig. 4 visar ett schematiskt flödesschema liknande det i fig. 2, varvid dock steriliseringssystemet är något olika det som visas i fig. 3.

Med hänvisning till fig. 1, vilken utgöres av ett flödes- schema av en föredragen utföringsform av påfyllningsanordningen enligt uppfinningen, har påfyllningsanordningen en trycktank 1, en bufferttank 2, en påfyllningstank 3 och en pâfyllningsmaskin 9, vilka är förbundna i serie i den nämnda ordningen genom ett överföringsrör 10. Partierna av överföringsröret 10 mellan tryck- tanken 1 och bufferttanken 2 och mellan bufferttanken 2 och pâ- fyllningstanken 3 är försedda med ventiler 4 respektive 5.

Vid drift av denna anordning, tillföras produkten som har behandlats under högt tryck, exempelvis en högtemperatursterilise- ring, till trycktanken 1 utan att dethöga behandlingstrycket minskas. Trycktanken 1 är försedd med en tryckgivare 6 och en tryckregulator 7, vilken styr inlopps- och utloppsventilerna 8 och 8' i beroende av utsignalen från tryckgivaren så att ett konstant gastryck bibehålles i trycktanken 1. Trycktanken 1 kan utgöras av en tryckhållfast konstruktion och kan ha omrörar- funktion om så önskas. Styrning av gastrycket i trycktanken 1 kan utföras genom luftregulatorer. Den i trycktanken 1 pâfyllda gasen kan utgöras av luft, kvävgas, koldioxidgas och liknande liksom vid bufferttanken 2 och påfyllningstanken 3, vilket kommer 10 20 25 30 35 40 ' 459 415 att beskrivas mer detaljerat nedan. I.det fall att ett perfekt sterilt tillstånd kräves, bör gasen utgöras av aseptisk luft, vilken exempelvis har passerat ett steriliseringsfilter (ej visat).

När produkten under tryck tillföres tanken 1 är ventilen 5 stängd, medan ventilen 4 antingen är stängd eller öppen.

När ventilen 4 är öppen, bör företrädesvis gastrycket i buffert- tanken 2 kontrolleras och bibehållas på samma nivå eller något under det gastryck som råder i trycktanken 1, så att det för- hindras att produkten rusar från trycktanken 1 in i buffert- tanken 2 pâ grund av en stor tryckskillnad mellan dessa tankar.

Den således i trycktanken 1 ansamlade produkten tillföres bufferttanken 2 när ventilen 4 är öppen efter det att buffert- tankens 2 inre tryck reglerats till samma nivå som trycket i trycktanken 1 eller något under detsamma genom styrning av ventilerna 8 och 8'. Liksom vid fallet med trycktanken 1 är bufferttanken 2 likaså försedd med en tryckgivare 6 och en tryck- regulator 7 (eller luftregulator) så att trycket i tanken 2 bibehålles konstant. Bufferttanken 2 kan likaså vara tryckhåll- fast och kan ha en omrörarfunktion om så önskas. Överföring av produkten från trycktanken 1 till bufferttanken 2 åstadkommes exempelvis genom gravitationskraften på grund av det faktum att bufferttanken 2 är placerad under trycktanken 1. Alternativt kan överföring av produkten åstadkommas genom bibehållande av det inre trycket i bufferttanken 2 på en något lägre nivå än det inre trycket i bufferttanken 1.

Om det är nödvändigt att produkten är aseptisk är det lika- så nödvändigt att den gas som införes i bufferttanken 2 utgöres av steril luft, vilken exempelvis har passerat ett steriliserings- filter (ej visat).

Efter det att en förutbestämd mängd av produkten ansamlats i bufferttanken 2 stänges ventilen 4 och det inre trycket i bufferttanken 2 sänkes till en nivå som sträcker sig emellan exempelvis normalt tryck och 0.8 kg/cm2 (övertryck), medan det inre trycket i påfyllningstanken 3 kvarhålles på samma nivå som det inre trycket i bufferttanken 2 eller något under detsamma genom styrning medelst ventilerna 8 och 8'. Därefter öppnas ventilen 5 så att produkten tillföres från bufferttanken 2 till påfyllningstanken 3. Som vid fallet med trycktanken 1 är påfyll- ningstanken 3 försedd med en tryckgivare 6 och en tryckregulator 10 20 25 30 35 40 6 459 415 - 7 (eller en luftregulator) så att gastrycket i tanken kontrolle- ras och bibehålles på en konstant nivå. Påfyllningstanken 3 kan även vara tryckhållfast och kan ha en omrörarfunktion om så önskas. Om det krävs att produkten är aseptisk så måste den i bufferttanken införda gasen likaså utgöras av steril luft vilken exempelvis har passerat ett steriliseringsfilter, vilket ej är visat. Trycken i tankarna 2 och 3 regleras företrädesvis genom införande av den sterila luften i tankarna på en nivå som är något högre än det normala trycket för att bibehålla anordningens inre i sterilt tillstånd. Överföringen av produkten från bufferttanken 2 till påfyll- ningstanken 3 åstadkommas genom gravitationskraften eller tryck- skillnader mellan tankarna, såsom i fallet med överföringen från trycktanken 1 till bufferttanken 2.

Den så ansamlade produkten i påfyllningstanken 3 tillföres slutligen påfyllningsmaskinen 9, medelst vilken produkten exem- pelvis fylles 1 containers. Vid denna process, när produkten är ansamlad i påfyllningstanken 3, har den del av systemet som be- finner sig nedströms om påfyllningstanken 3 tryckreducerats till ett förutbestämt tryck så att påfyllningsmaskinen 9 skyddas mot pâförande av onormala tryck. Därför är pâfyllningsmaskinen 9 mekaniskt skyddad och det oönskade vätskedroppandet från påfyll- ningsmaskinen 9, liksom.gasbildningen hos produkten under pâ- fyllningsoperationen och svängningar i påfyllningsmängden und- vikes så att det garanteras en jämn påfyllning av produkten i exempelvis containers. _ I påfyllningsanordningen enligt uppfinningen upprepas över- föringen av produkten från trycktanken 1 till pâfyllningsmaski- nen 9 förbi bufferttanken 2 och pâfyllningstanken 3 så att produkten, vilken har undergått behandling under högt tryck an- samlas utan avbrott i trycktanken 1 medan produkten kontinuerligt påfylles i containers.

Enligt uppfinningen passerar produkten i systemet inte genom trånga passager som är fallet vid konventionella system där man använder en tryckregleringsventil eller pump, varvid problemet med tílltäppning av fasta partiklar undvikas även om produkten innehåller några fasta partiklar.

Fig. 3 utgöres av ett flödesschema som visar ytterligare en föredragen utföringsform av pâfyllningsanordningen enligt upp- finningen, varvid väsentliga delar är i huvudsak identiska med 10 20 25 30 35 40 ~ i 459 415 de i fig. 1.

En steriliseringsanordning steriliserar produkten under det kontrollerade gasformiga mottrycket i trycktanken 1, såsom kommer att omnämnas nedanq och den steriliserade produkten ansamlas från steriliseringsanordningen i trycktanken 1. I detta fall användes en trevägsventil 11. När produkten mottages i trycktanken 1, in- tar trevägsventilen 11 ett läge för att bortkoppla trycktanken 1 från bufferttanken 2 och påfyllningstanken 3, medan bufferttanken 2 tillåts kommunicera med påfyllningstanken 3. Gastrycket i bufferttanken 2 regleras med luftregulatorn 13. I detta fall är en trevägsventil 12 anordnad i gasledningen 14, vilken intar ett läge för att bortkoppla trycktanken 1 från bufferttanken 2 och páfyllningstanken 3. Efter uppsamling av en förutbestämd mängd av produkten i trycktanken 1 aktiveras trevägsventilen 12 i gas- ledningen 14 så att trycktanken 1 bringas att kommunicera med bufferttanken 2, varvid det inre trycket i bufferttanken 2 regle- ras till samma nivå som det i trycktanken 1. Därefter aktiveras trevägsventilen 11 så att passagen mellan trycktanken 1 och bufferttanken 2 öppnas, medan sistnämnda tank bortkopplas från påfyllningstanken 3, varigenom överföring av produkten från tryck- tanken 1 till bufferttanken 2 medges.

Efter ansamling av en förutbestämd mängd av produkten i bufferttanken 2 aktiveras trevägsventilen 12 i gasledningen 14 så att passagen mellan trycktanken 1 och bufferttanken 2 stänges, medan passagen mellan bufferttanken 2 och påfyllningstanken 3 öppnas, varvid det inre trycket i bufferttanken 2 minskas till ett tryck mellan exempelvis normalt tryck och 0.8 kg/cmz (över- tryck). I detta fall utföres tryckkontroll genom luftregulatorn 15. Samtidigt med denna operation, bringas trevägsventilen 11 att öppna passagen mellan bufferttanken 2 och pâfyllningstanken 3, medan trycktanken 1 bortkopplas från bufferttanken 2, varvid produkten överföras från bufferttanken 2 till pâfyllningstanken 3 och vidare till påfyllningsmaskinen 9, medelst vilken produkten fylles i containers.

Fig. 2 visar ett flödesschema av en föredragen utförings- form av ett steriliserande pàfyllningssystem, vilket använder en påfyllningsanordning enligt föreliggande uppfinning. I detta steriliserande pàfyllningssystem är tillförselorgan, vilka kan innefatta en pump 16, steriliseringsanordning 17, uppehâllsrör 18, kylare 19 och trycktanken 1 förbundna.i serie i nämnda 10 20 25 30 35 40 459 415 ordning genom.ett överföringsrör 10. Produkten tillföres från en tank 20 genom systemet till steriliseringsanordningen medelst en pump 16. Pumpen 16 är avsedd att tillföra produkten i steri- liseringsanordningen vid ett lämpligt tryck. Pumpen 16 bör ha ett utmatningstryck som åtminstone är högre än mottrycket från tryck- tanken 1, varvid man för detta ändamål lämpligen använder en pump av enkelskruvtyp, rörtyp, rotationstyp eller liknande med en relativt god doseringsförmâga. Kontrollen av strömningshastig- heten hos produkten som tillföres steriliseringsanordningen 17 utföres exempelvis genom registrering av strömningshastigheten hos produkten till steriliseringsanordningen medelst en flödes- mätare 21, vilken är anordnad nedströms om pumpen 16 och vidare- befordrar avvikelsen av den uppmätta strömningshastigheten från den förutbestämda strömningshastigheten till en mätare 22, var- vid sagda mätare är avsedd att leverera signaler till en omvand- lare 23, vilken i sin tur ändrar driftshastigheten hos pumpen 16, varigenom reglering av produktens strömningshastighet erhålles.

Såsom visas i fig. 3 på ritningarna kan tillförselorganen innefatta en tillförseltank 24, vilken är försedd med en tryck- givare 6 och en regulator 7, vilka samverkar med varandra för reglering av det inre trycket i tanken 24,.samt inlopps- och ut- loppsventiler 8 och 8'. Regleringen av gastrycket i tillförsel- tanken 24 måste göras för att bibehålla detsamma ovanför nivån för gastrycket i trycktanken 1, varigenom säkerställes en mjuk överföring av produkten genom steriliseringsanordningen 17 in i trycktanken 1. I detta fall kan reglering av strömningshastig- heten hos produkten utföras genom justering av tryckskillnaden mèllan tillförseltanken 24 och trycktanken 1.

Det skall noteras att, under pâfyllningsoperationen medelst anordningen enligt uppfinningen, kan strömningshastigheten hos produkten ändras på grund av variation i utmatningstrycket hos tillförselorganen vid tankens 24 utlopp, som ett resultat av påfyllning av den produktmängd i tanken medelst tillförselorganen, dvs. höjden av produkten i tanken hos tillförselorganen. I sådant fall, såsom visas i fig. 4, utföres en flödeshastighetskontroll, exempelvis genom avläsning av flödeshastigheten hos produkten som tillföres steriliseringsanordningen 17 medelst en flödes- mätare 21, som är anordnad nedströms om tillförseltanken 24, var- vid ventilerna 8 och 8* regleras medelst en flödeshastighets- regulator 22, som pâverkas i beroende av den utgående signalen 10 L5 20 25 30 35 40 ' 459 415 från flödesmätaren 21. Den konstanta flödeshastigheten hos produkten kan bibehàllas även genom att pâföra ett konstant ut- matningstryck vid tillförseltankens utlopp, varvid detta sker genom styrning av regulatorventilerna 8 och 8' medelst en tryck- regulator (ej visad) i motsvarighet till en signal från en tryck- givare (ej visad), vilken är anordnad i det parti av överförings- röret 10 som befinner sig nära tillförseltankens 24 utlopp.

Olika värmeväxlare som kan utstå en kort tids högtemperatur- behandling, exempelvis en värmeväxlare av plattyp, rörtyp osv. lik- som en värmare av ånginsprutningstyp, kan användas som sterilise- ringsanordning 17 för systemet enligt den beskrivna utförings- formen. Det är möjligt att anordna tvâ eller flera steriliserings- anordningar i serie. Användandet av en värmeväxlare av skrapyte- typ är speciellt effektiv när produkten är mycket viskös eller innehåller fasta partiklar.

Den till steriliseringsanordningen 17 tillförda produkten upphettas i densamma till exempelvis 130-150°C. Efter upphett- ningen kvarhålles produkten i ett hållarrör 18 under en förut- bestämd tid vid en förutbestämd temperatur, vilka är valda för att erhålla den önskade steriliseringseffekten. Därefter, efter kylning medelst kylare 19 till en lägre temperatur, exempelvis 100°C, införes materialet i trycktanken 1. Kylaren 14 kan vara en värmeväxlare av exempelvis plattyp, rörtyp eller skrapytetyp, varvid gastrycket i tryoktanken, vilket hâlles på en konstant niuå; påföres produkten för att bringa densamma tillbaka till tanken 24 hos tillförselorganen, så att ett konstant mottryck pâföres steriliseringsanordningen 17, varigenom medges den successiva behandlingen av produkten vid konstant högt tempera- turförhâllande. Dessutom, eftersom produkten tillföres sterilise- ringsanordningen 17 genom gastrycket som regleras i tillförsel- tanken 24, kan strömningshastigheten av den produkt som strömmar in i steriliseringsanordningen bibehâllas noggrant på en konstant nivå- Av dessa orsaker är det fördelaktigt om mottrycket som på- föres steriliseringsanordningen är utomordentligt stabilt. Dess- utom eftersom produkten tillföres steriliseringsanordningen 17 genom gastrycket i tillförseltanken 24, finns det ingen fara för sönderslagning av fasta partiklar även om produkten själv inne- håller sådana fasta partiklar. Emellertid, när det är nödvändigt att produkten är helt aseptisk, måste den gas som införes i tryck- tanken 1 exempelvis vara steril luft, vilken har passerat ett 10 20 25 10 459 415 steriliseringsfilter (ej visat). Den sterila luften kan användas även som den gas, vilken tillföres tillförseltanken 24.

Efter det att produkten har steriliserats tillföres den så- lunda genom trycktanken 1, bufferttanken 2 och till påfyllnings- tanken 3 samt in i pâfyllningsmaskinen på sätt som ovan beskrivits.

Underförstått så kan steriliserings- och pâfyllningsanordningen enligt uppfinningen underkastas en apparatsterilisering, vatten- spolning osv., såsom är fallet vid de kända anordningarna. Såsom har beskrivits i anslutning till påfyllningsanordningen enligt uppfinningen, är det möjligt att utföra en jämn och kontinuerlig påfyllning av vätskan eller den mycket viskösa produkten efter behandling under högt tryck, utan att man påför det höga behand- lingstrycket direkt på pàfyllningsmaskinens delar.

I det speciella fall när påfyllningsanordningen enligt upp- finningen ingår i ett steriliseringssystem, är det möjligt att kontinuerligt sterilisera vätskan eller den mycket viskösa pro- dukten vid hög temperatur under ett förutbestämt mottryck under det att man undviker pâförande av höga tryck på pâfyllningsmaski- nen. Dessutom elimineras de-problem som hänför sig till igensätt- ning genom_fasta partiklar och sönderdelning av dessa partiklar även när anordningen användes för behandling av en produkt som innehåller relativt stora fasta partiklar. Sålunda kan uppfinningen användas effektivt speciellt för sterilisering av en vätska eller mycket viskösa födoämnen och mediciner som innehåller fasta partiklar, liksom även att utföra steril påfyllning av sådana produkter. _.______ *___ _.

Claims (3)

10 15 20 25 N ' 459 415 Pggggtgggg

1. Förfarande vid en pafyllningsanordning av en produkt behandlad under högt tryck, k ä n n e t e c k n a t av att produkten uppsamlas i en trycktank (1) utan sänkning av be- handlingstrycket, att produkten överförs fràn trycktanken (1) till en bufferttank (2) ansluten nedetröm trycktanken (1), varvid trycket i bufferttanken (2) bibehàlles på en nivå som är lika med eller nagot lägre än trycket i trycktanken (1), att bufferttanken (2) ansluts till en påfyllningetank (3), ansluten nedströms bufferttenken (2), efter det att denna (2) bortkopplats från trycktanken (1) och trycket däri sänkts, varvid trycket i pàfyllningetanken (3) kan hållas lågt, och att produkten härigencm är möjlig att överföras från buffert- tanken (2) genom pàfyllningstanken (3) till en pàfyllninge- maskin (9).

2. Förfarande enligt krav 1 för en produkt som sterili- seras i en ateriliseringeanordning (17), k Ä n n e- t e c k n a t ordningen (17) medelst ett tillföreelorgan (16, 24) för till- av att produkten tillfiöree steriliaeringsan- försel av produkten under tryck till ateriliaeringsanordningen (17) belägen uppströme trycktenken (1), vare inre tryck är pneumatiskt reglerbart för påförande av mottryck pà sterili- seringeanordningan.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a t en (2) och páfyllningstanken (3) är pneumatiskt reglerbare av att trycken i trycktanken (1), bufferttank- oberoende av varandra.