CH390226A - Unter sterilen Bedingungen betreibbare Homogenisierpumpe - Google Patents

Description

  
 



  Unter sterilen Bedingungen betreibbare Homogenisierpumpe
Die Erfindung betrifft eine unter sterilen Bedingungen betreibbare Homogenisierpumpe, insbesondere für Milch oder milchhaltige Flüssigkeiten. Homogenisierpumpen bestehen in der Regel aus einer Kolbenpumpe, welche die zu behandelnde Flüssigkeit auf einen Druck zwischen 200 und 500 kg/cm2 bringen, worauf die Flüssigkeit in spaltförmigen Drosselstellen wieder entspannt wird. Die Homogenisierwirkung besteht im wesentlichen bei Milch in einer weitgehenden Zerkleinerung der Fetteilchen. Der Pumpenstössel ist gewöhnlich in einer stopfbüchsenartigen Abdichtung geführt.



   Es besteht anderseits die Möglichkeit, Flüssigkeiten durch Erhitzung auf ausreichende Temperaturen zu entkeimen. Für Milch und milchhaltige Flüssigkeiten ist es besonders bekannt, die Milch kurzzeitig durch Zusammenführen mit Wasserdampf zu erhitzen und unmittelbar anschliessend durch Drucksenkung einer Verdampfungskühlung zu unterziehen. Ferner kann eine Flüssigkeit natürlich auch durch mittelbare Erhitzung in einem Wärmeaustauscher auf die zur Vernichtung der Keime nötige Temperatur erhitzt werden. Derart behandelte Flüssigkeiten lassen sich in verschliessbare sterile Behälter abfüllen und behalten ihre sterilen Eigenschaften, sofern sie nach erfolgter Erhitzung bis zum Verschliessen der Behälter vor einer Reinfektion geschützt sind.



   Es wäre an und für sich möglich, das Homogenisieren der Flüssigkeit vor ihrer Entkeimung durch Erhitzen vorzunehmen, was naturgemäss keinen sterilen Betrieb der Homogenisierpumpe erfordern würde. Es hat sich allerdings gezeigt, dass eine Homogenisierung vielfach erst nach erfolgter Erhitzung durchgeführt werden kann. So ergeben sich gerade bei Milch, die vor ihrer Erhitzung homogenisiert wird, ungünstige Veränderungen.



   Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer unter sterilen Bedingungen betreibbaren Homogenisierpumpe der eingangs geschilderten Art, deren Pumpenstössel oder Kolbenstange in einer Abdichtung geführt ist. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen den Pumpenstössel oder die Kolbenstange umgebenden Spaltraum, der sich von der Abdichtung aus in zum Arbeitshub des Stössels oder Kolbens entgegengesetzter axialer Richtung erstreckt, sowie durch Mittel zum Zuführen eines Sterilisationsmittels in diesen Spaltraum.



   Die Erfindung ermöglicht, mit einfachsten Mitteln einen Betrieb der Pumpe unter sterilen Bedingungen für die durchströmende Flüssigkeit zu gewährleisten.



  Auch gestattet die Erfindung, bereits bestehende Pumpen leicht auf erfindungsgemässe Art auszubilden.



   Vorteilhaft kann der Spaltraum sich vom Bereich der Abdichtung aus mindestens um die Hublänge des Stössels oder Kolbens in zum Arbeitshub entgegengesetzter axialer Richtung erstrecken. Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass keine Oberflächenteile des Pumpenstössels oder der Kolbenstange in den Zylinderraum der Pumpe gelangen können, die während des Saughubes mit keimhaltiger Umgebungsluft in Berührung kommen.



   In einer zweckmässigen Ausführungsform können zwei in Abständen zueinander angeordnete Abdichtungen vorhanden sein, wobei der Spaltraum an die vom Zylinder raum weiter entfernte Abdichtung anschliesst. Es können dann Mittel zum wahlweisen Zuführen des Sterilisationsmittels oder eines sterilen Kühlmittels in einen weiteren Spaltraum zwischen den beiden Ab dichtungen vorgesehen sein; das Sterilisationsmittel dient dann der Anfangssterilisierung, während das Kühlmittel während des Betriebes für eine Kühlung von Pumpenstössel und Abdichtungen sorgt, was allenfalls mit Rücksicht auf die Zufuhr  eines heissen Sterilisationsmittels in den ersten Spaltraum wünschbar ist. Weiter können vorteilhaft die Mittel zum Zuführen des Sterilisationsmittels derart ausgebildet und gerichtet sein, dass eine Umlaufströmung des Sterilisationsmittels um den Pumpenstössel erfolgt.

   Mit dieser Anordnung resultiert ein gleichmässiges Anströmen des Pumpenstössels oder der Kolbenstange durch das Sterilisationsmittel und eine sichere Sperrwirkung gegen die keimhaltige Umgebungsluft.



   Schliesslich kann der Spaltraum an seinem der Abdichtung gegenüber liegenden Ende durch eine weitere Abdichtung abgeschlossen sein und ferner können Mittel vorgesehen sein zum Abführen des zugeführten Sterilisationsmittels aus dem Spaltraum.



  Diese Anordnung ermöglicht, im Spaltraum einen über Atmosphärendruck liegenden Druck des zugeführten Sterilisationsmittels aufrechtzuerhalten.



   Die Erfindung ist nachstehend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Homogenisierpumpe nach der Erfindung,
Fig. 2 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 eine besondere Anordnung des Kanals für das Zuführen des Sterilisationsmittels in den Spaltraum,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung, und
Fig. 4 eine Ausführungsform mit an jedem Ende abgeschlossenem Spaltraum.



   Die Pumpe besteht aus dem Zylinderblock 1, dem die zu behandelnde Flüssigkeit durch die Bohrung 2 zugeführt wird. An die Bohrung 2 schliesst der Saugkanal 3 mit Saugventil 4 an, der in den Zylinderraum 5 mündet. Der Pumpenstössel 6 wird in Richtung des Pfeiles 7 durch ein nicht gezeichnetes Kurbelgetriebe um den der Länge des Pfeiles 7 entsprechenden Hub hin und her bewegt und fördert die über den Kanal 3 angesaugte Flüssigkeit unter hohem Druck über den Kanal 8 und das Druckventil 9 in den Raum 10, aus welchem die Flüssigkeit in ein am Zylinderblock 1 angebrachtes, nicht gezeichnetes Homogenisierventil bekannter Bauart abströmen kann. Der Pumpenstössel ist in einer stopfbüchsenartigen Abdichtung geführt, weiche aus den Ringstücken 11 und 12 mit dazwischenliegenden Packungsteilen 13 besteht.

   Die Teile 11, 12 und 13 werden durch die den Pumpenstössel umschliessende Druckfederl4 zusammengepresst.



  Die Feder 14 stützt sich auf den Deckel 15, mit dessen Hilfe der Zylinderraum 5 verschlossen ist.



   Erfindungsgemäss ist der Pumpenstössel 6 durch einen Spaltraum 16 umgeben. Dieser Spaltraum wird nach aussen umschlossen durch den vorspringenden Teil 17 des Zylinderblockes 1 und die am Teil 17 angeschweisste Hülse 18.



   In den Spaltraum 16 kann durch die Bohrung 19 und eine an diese anschliessende nicht gezeichnete Zuführleitung ein geeignetes Sterilisationsmittel, z. B.



  Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa   150"C    zugeführt werden. Die axiale Länge der Hülse 18 ist so gewählt, dass der Abstand a zwischen Hülsenende und Packung 13 mindestens so gross ist wie der Hub des Stössels 6.



   Zur Inbetriebnahme der geschilderten Pumpe sind vorerst alle von der Flüssigkeit durchströmten Kanäle und Räume einer Anfangssterilisierung zu unterwerfen. Dies kann zweckmässig so erfolgen, dass bei laufender Pumpe in die Bohrung 2 Heisswasser oder überhitzter Dampf ausreichender Sterilisationstemperatur eingeführt wird. Gleichzeitig wird während dieser Anfangsperiode Sterilisationsdampf durch die Bohrung 19 in den Spaltraum 16 eingeführt.



   Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung ist folgende. Durch die Anfangssterlisierung des Zylinderraumes 5 wird auch der in diesem befindliche Teil des Pumpenstössels 6 auf Sterlisationstemperatur erhitzt. Wird diese Anfangssterilisierung zeitlich entsprechend lange ausgedehnt, können durch Wärmeleitung auch die Abdichtungsteile 11, 12, 13 und weitere Teile des Pumpenstössels genügend hoch erhitzt werden, um auf ihnen befindliche Keime zu vernichten. Wird dann aber auf die zu homogenisierende kalte Flüssigkeit umgeschaltet, würden sich ohne Zufuhr von Sterilisationsmittel in den Spaltraum 16 alle Teile abkühlen. Gleichzeitig kämen solche Oberflächenteile des Pumpenstössels mit keimhaltiger Atmosphäre in Berührung, die beim Arbeitshub des Pumpenstössels in den rechts der strichpunktierten Linie 20 befindlichen Bereich gelangen.

   Es ist somit ersichtlich, dass bei jedem Arbeitshub Keime von aussen in den Zylinderraum 5 transportiert werden können, was einen sterilen Betrieb der Homogenisationspumpe von vornherein ausschliessen würde.



   Eine solche Infektion wird mit Sicherheit durch die Erfindung verhindert. Sämtliche Oberflächenteile, welche sich beim Arbeitshub über die etwa durch die Linie 20 angedeutete Vertikalebene hinaus nach rechts bewegen, befinden sich dauernd im Spaltraum 16 und werden vom zugeführten Sterilisationsmittel auf genügender Temperatur gehalten, um allfällig eindringende Keime zu vernichten. Vorteilhaft wird der Abstand a des Hülsenendes aus Sicherheitsgründen etwas grösser als der Pumpenhub bemessen.



   Fig. 2 zeigt eine zweckmässige Ausbildung der Bohrung für das Zuführen des Sterilisationsmittels, und zwar ist die Bohrung 21 etwa tangential zum Umfang des Pumpenstössels 6 gerichtet. Es wird damit erreicht, dass das zugeführte Sterilisationsmittel eine Umlaufströmung um den Pumpenstössel ausführt und etwa gemäss einer schraubenlinienförmigen Strömung durch das offene Ende der Hülse 18 austritt. Mit dieser Massnahme ergibt sich eine gleichmässige Erhitzung des Pumpenstössels.



   Im Unterschied zur Fig. 1 schliesst bei der in Fig. 3 gezeichneten Ausführungsform der Erfindung die den erfindungsgemässen Spaltraum umschliessende Hülse nicht unmittelbar am Gehäuseteil 17 der Pumpe an.



  Vielmehr ist an letzterem der Gehäuseteil 25 befestigt, der zur Aufnahme einer weiteren Abdichtung dient.



  Diese Abdichtung besteht aus der Feder 26, den   Ringstücken 27 und 28 sowie der Packung 29. Die den Pumpenstössel umgebende Hülse 30 ist am Gehäuseteil 25 befestigt. In den die Feder 26 enthaltenden Raum 31 mündet die Bohrung 32. Diese kann wahlweise über eine nicht gezeichnete Anschlussleitung mit einer Quelle für erhitztes Sterilisationsmittel oder aber mit einer Kühlmittelquelle verbunden werden. Das zugeführte Mittel kann über die Bohrung 34 und die Leitung 35 abströmen. In den von der Hülse 30 umschlossenen Spaltraum kann durch die Bohrung 33 wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dauernd ein Sterilisationsmittel, z. B. Wasserdampf geeigneter Temperatur, geführt werden.



   Zur Anfangssterilisierung wird sowohl in die Bohrung 32 wie in die Bohrung 33 das erhitzte Sterilisationsmittel geleitet. Es wird damit erreicht, dass sämtliche Oberflächenteile des Pumpenstössels, welche sich beim Arbeitshub über die durch die Linie 20 angedeutete Vertikalebene hinaus nach rechts bewegen, einer Sterilisierung unterworfen werden. Gleichzeitig verhindert das durch den Spaltraum nach aussen abströmende Sterilisationsmittel das nachträgliche Eindringen von Keimen aus der Umgebungsluft. Nach erfolgter Anfangssterilisierung ist eine weitere Zufuhr von Sterilisationsmittel durch die Bohrung 32 nicht mehr erforderlich. An seiner Stelle kann nun ein steriles Kühlmittel, z. B. steriles Kühlwasser, durch die Bohrung 32 zugeführt werden. Dieses Kühlmittel umströmt den Pumpenstössel und kann durch die Bohrung 34 weggeleitet werden.

   Diese Massnahme trägt zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Packungen 29 und 13 bei.



   Sowohl bei der Anfangssterilisierung wie bei der Zufuhr des sterilen Kühlmittels wird vorteilhaft im Spaltraum 31 mit Hilfe des Druckhalteventils 36 ein erhöhter Druck eingestellt.



   Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der dem Teil 17 in Fig. 1 entsprechende Gehäuseteil 41 zusammen mit dem Pumpenstössel 42 den Spaltraum 43 bildet. Der Zylinderraum ist wie in Fig. 1 durch eine Abdichtung 44 abgeschlossen, an welche der Spaltraum 43 anschliesst. Im Unterschied zu Fig. 1 ist nun aber der Spaltraum 43 nicht gegen die Atmosphäre geöffnet, sondern an seinem anderen Ende durch eine aus den Ringen 45 und 46 mit dazwischenliegender Packung 47 bestehende Abdichtung abgeschlossen.



  Das Sterilisationsmittel wird durch die Leitung 48 und die Bohrung 49 in den Spaltraum 43 geführt und kann über die Bohrung 50 und die Leitung 51 abströ  men    In der Leitung 51 befindet sich das Druckhalteventil 52.



   Die geschilderte Anordnung erlaubt, Wasserdampf mit erhöhtem Druck, z. B. 4 kg/cm2, in den Spaltraum 43 einzuführen. Diesem Dampfdruck entspricht eine Sattdampftemperatur von   143"C.   



   Im Betrieb wird dem durch das Sterilisationsmittel erhitzten Pumpenstössel Wärme entzogen, und zwar durch die von ihm geförderte Flüssigkeit sowie durch
Wärmeabgabe an die Abdichtungen und an die
Umgebungsluft. Durch entsprechende Wahl der Temperatur eines thermisch wirkenden Sterilisationsmittels kann erreicht werden, dass trotz des geschilderten Wärmezuflusses die über die Abdichtung 44 gegen den Zylinder raum hinaus bewegten Oberflächenteile des Pumpenstössels eine solche Temperatur annehmen, dass auch hitzeresistente Keime auf solchen Oberflächenteilen bei einmaligem Durchgang durch den Spaltraum 43 vernichtet werden. Es ist dann nicht mehr unbedingt erforderlich, die von der Abdichtung 44 aus gemessene Länge des Spaltraumes gleich oder grösser als den Pumpenhub zu bemessen. Vielmehr könnte die axiale Länge des Spaltraumes auch kleiner als der Pumpenhub sein.



   Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Statt einer Pumpe mit Stössel könnte auch eine Pumpe mit Kolben und Kolbenstange vorliegen. Ferner kann als Sterilisationsmittel nicht nur ein thermisch wirkendes Mittel wie Wasserdampf oder Heisswasser dienen, sondern es könnte auch ein chemisch wirkendes Sterilisationsmittel, z. B. eine Lösung von Wasserstoffsuperoxyd, in den erfindungsgemässen Spaltraum geführt werden.



  Die Erfindung lässt sich selbstverständlich auch bei Pumpen mit mehreren parallel wirkenden Kolben anwenden, und schliesslich wären auch anders ausgebildete Abdichtungen möglich, als sie in den Figuren dargestellt sind.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Unter sterilen Bedingungen betreibbare Homogenisierpumpe, insbesondere für Milch oder milchhaltige Flüssigkeiten, deren Pumpenstössel oder Kolbenstange in einer Abdichtung geführt wird, gekennzeichnet durch einen den Pumpenstössel oder die Kolbenstange umgebenden Spaltraum, der sich von der Abdichtung aus in zum Arbeitshub des Stössels oder Kolbens entgegengesetzter axialer Richtung erstreckt, sowie durch Mittel zum Zuführen eines Sterilisationsmittels in diesen Spaltraum.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Homogenisierpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltraum sich von der Abdichtung aus mindestens um die Hublänge des Stössels oder Kolbens in zum Arbeitshub entgegengesetzter axialer Richtung erstreckt.

   2. Homogenisierpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Abständen zueinander angeordnete Ab dichtungen vorhanden sind, und dass der Spaltraum an die vom Zylinderraum weiter entfernte Abdichtung anschliesst.

   3. Homogenisierpumpe nach Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zum wahlweisen Zuführen eines Sterilisationsmittels oder eines sterilen Kühlmittels in einen den Pumpenstössel oder die Kolbenstange zwischen beiden Abdichtungen umgebenden weiteren Spaltraum.

   4. Homogenisierpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Zuführen des Sterilisationsmittels derart ausgebildet und ge richtet sind, dass eine Umlaufstörung des Sterilisationsmittels um den Pumpenstössel oder die Kolbenstange erfolgt.

   5. Homogenisierpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltraum an seinem der Abdichtung gegenüberliegenden Ende durch eine weitere Abdichtung abgeschlossen ist und dass Mittel vorhanden sind zum Abführen des zugeführten Sterilisationsmittels aus dem Spaltraum.