Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steri lisieren von Lösungen unter Anwendung von ge spanntem Dampf sowie eine Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens, mit einem Autoklav, der an die Dampf-Zu- und Dampf- bzw. Kondensat-Ab leitung anschliessbar ist.
Wenn im folgenden auf die Sterilisation von Lö sungen in Flaschen Bezug genommen wird, handelt es sich um die bevorzugte Ausführungsform. Die
Erfindung wird jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern sie gilt für entsprechende Sterili sationsverfahren, bei deren Objekten gleiche oder ähnliche Bedingungen vorliegen.
Bekanntlich werden die Lösungen in fest ver schlossenen Flaschen in einen Autoklav eingesetzt und mittels gesättigten Wasserdampfes auf die ge wünschte Temperatur gebracht. Bei den Lösungen handelt es sich insbesondere um Kochsalz- oder
Traubenzucker-Lösungen. Die Sterilisation wird mit gespanntem Dampf etwa im Bereich von 1,1 bis
2,4 atü durchgeführt. Die Aufheizzeit ist im all gemeinen kurz, da zwischen dem eingeströmten
Dampf und der Flaschenoberfläche ein guter Wärme übergang stattfindet. Nachdem die Lösungen eine bestimmte Zeit unter der Einwirkung des gespannten
Wasserdampfes gestanden haben, ist der Sterilisa tionsvorgang abgeschlossen.
Nunmehr ergibt sich eine besondere Schwierigkeit bei dem Abkühlen der Lösungen auf Raumtemperatur. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Flaschen nach Beendigung der Sterilisation unter dem Dampf druck der Lösungen stehen. Bevor die Flaschen aus dem Autoklav herausgenommen werden können, müssen sie abgekühlt werden, wobei das Wärmege fälle entsprechend der Aufheizung in umgekehrter
Richtung verlaufen muss. In bestimmten Anwen dungen darf die Abkühlungszeit nicht beliebig lange ausgedehnt werden, weil sich zahlreiche Lösungen bei einer längeren Abkühlungszeit zersetzen oder verfärben. Das ist insbesondere für sogenannte intravenöse Lösungen nachteilig. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die auftretenden Schwierigkeiten dadurch vergrössert werden, dass die Sterilisationstemperatur vielfach aus bakteriologischen Gründen bei 1340 C liegen muss.
Es sind bereits zahlreiche Versuche zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten gemacht worden. Die in dieser Hinsicht geschaffenen Ausführungen lösen das Problem aber nicht in befriedigender Weise, weil sie entweder nicht unter allen Bedingungen anwendbar sind, oder aber zu einem Aufwand Zuflucht nehmen, der eine ausserordentlich grosse apparative Ausrüstung voraussetzt und hohe Kosten bedingt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass alle bekannten Verfahren auf Grund der Tatsache basieren, dass die Druckdifferenz zwischen den im Innern der Flasche herrschenden Druck und dem Druck an der Flaschenaussenseite nicht einen Wert von etwa 0,2 atü überschreiten darf, da die Flaschen sonst zerspringen.
Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, zur Verkürzung der Abkühlungszeit Wasserdampf mit geringerer Spannung einzuführen, um ein Wärmegefälle zur Kühlung der Flaschen zu erreichen. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei Temperaturen bis zu 1000 C anwendbar und scheidet also für massgebliche Sterilisiervorgänge aus.
Weiterhin ist es bekannt, eine Abkühlung der Lösungsflaschen mit temperiertem Druckwasser in Verbindung mit Pressluft so durchzuführen, dass der Pressdruck jeweils entsprechend der verminderten Temperatur der Lösungsflaschen herabgesetzt wird.
Dieses Verfahren unterliegt dem Nachteil eines gro ssen Aufwandes in vorrichtungsmässiger und wirtschaftlicher Hinsicht.
Die Erfindung schafft ein Verfahren das eine Abkühlung des Sterilisationsgutes von der Sterilisationstemperatur auf jede beliebige Gebrauchstemperatur ohne den Aufwand bekannter Verfahren ermöglicht. Erfindungsgemäss wird nach Abschluss der Sterilisationszeit ein flüssiges Kühlmedium mit einer Dampf-Druck-Kennlinie, die im wesentlichen gleichen Verlauf wie die Kennlinie des gespannten und gesättigten Dampfes des Sterilisiermediums hat und gegenüber dieser zu einer niedrigeren Temperatur hin versetzt verläuft, in den Autoklav eingeführt wird.
Hierdurch wird bei Wahrung zweckmässiger Druckwerte eine Abkühlung erreicht. Dieses Verfahren wird beispielsweise bei Sterilisiertemperaturen von 1210 C, vorzugsweise auch 1340 C und darüber angewendet.
Das Kühlmedium wird vorteilhaft in erheblicher Menge, beispielsweise mit einem Durchsatz von 50 1 je Minute, durchgepumpt. Dadurch wird die Wärme aus den Flaschen unmittelbar an die Kühlflüssigkeit abgegeben.
Vorteilhaft werden der Druck und auch die Temperaturen in dem Autoklav und dem Kühlmedium überwacht und geregelt, wobei gemäss der bevorzugten Ausführungsform zugleich eine Über- wachung der Temperatur in einer Flasche mit Lösung bzw. mit Sterilisationsgut in einem Behälter erfolgt.
Für das Kühlmedium wird beispielsweise eine Mischung angegeben, die iso-Propylalkohol enthält.
Gemäss einer anderen Ausführungsform enthält das Kühlmedium Spiritus. Die Verwendung von anderen Substanzen, die der angegebenen Bedingung entsprechen, liegen im Bereich der Erfindung.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen der Dampf-Druck-Kennlinie des Sterilisiermediums und der Kennlinie des Kühlmediums durch Veränderung des Anteiles beispielsweise einer der oben erwähnten Substanzen in einer Mischung beispielsweise mit Wasser einstellbar. Es besteht einerseits die Möglichkeit, das Verfahren mit einer bestimmten Zusammensetzung des Kühlmediums durchzuführen; anderseits besteht auch die Möglichkeit, die Zusammensetzung des Kühlmediums während eines Vorganges zu verändern und somit beispielsweise die Temperatur-Differenz während der Abkühlung in unteren Bereichen grösser zu machen, als in höheren Temperaturbereichen.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Autoklav zur Aufnahme beispielsweise von Lösungsflaschen vorgesehen, der an eine Dampf-Zu- und Dampf- bzw.
Kondensat-Ableitung anschliessbar ist. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass in Serie zu dem Autoklav ein Druckkessel für das Kühlmedium anschliessbar ist und in dem Druckkessel eine Rohrschlange vorge sehen ist, die wahlweise an einem der Anschlüsse anschliessbar ist, welche die Dampf- bzw. Kondensat Ableitung und weiterhin die Zuleitung zu einer Rückkühlmittelquelle umfassen.
Vorteilhaft ist eine Pumpe zwischen dem Druckkessel für das Kühlmedium und dem Autoklaveingang angeordnet. Der Pumpenantrieb kann vorzugsweise mit einem Ventil zur Zuführung des Kühlmittels zu der erwähnten Rohrschlange in dem Druckkessel derart gekuppelt sein, dass bei Einführung des Kühlmediums in den Autoklav infolge Einschaltung der Pumpe das Kühlmittel in die Rohrschlange geführt wird. Es versteht sich, dass im Sinne einer automatischen Auslegung entsprechend das Ventil zur Zuführung eines Heizmediums zur Rohrschlange beispielsweise ein Anschlussventil an der Kondensat-Ableitung entsprechend unter automatischer Steuerung geschlossen wird, bevor der Abkühlungsvorgang beginnt.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine Einrichtung zur Überwachung des Druckes und vorzugsweise auch der Temperatur in dem Druckkessel sowie in dem Autoklav in einer Messanordnung derart vor, dass eine Drucksteuerung des Druckkessels so erfolgt, dass dieser Druck nicht den Wert der Dampfspannung im Autoklav bzw. den Druck in der Flasche übersteigt. Diese Einrichtung hat vorteilhaft zugleich einen Temperaturfühler zur Überwachung der Temperatur in den Lösungsflaschen.
Das Kühlmedium kann z. B. Spiritus und Wasser oder iso-Propylalkohol und Wasser enthalten. Es können auch gleiche Anteile von Wasser und der anderen Substanz vorgesehen sein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung des ebenfalls erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Druck-Temperatur-Kennlinien-Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,
Fig. 2 eine schematisch dargestellte erfindungsgemässe Vorrichtung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht der Schaltverbindungen für die Regelung der Vorrichtung gemäss Fig. 1.
In dem Diagramm gemäss Fig. 1 sind an der Ordinate Druckwerte und an der Abszisse Temperaturwerte aufgetragen. Die eingezeichnete Kurve 1 stellt praktisch den Verlauf der Abkühlung in der Flasche dar. Diese Kurve entspricht im wesentlichen der Dampf-Druck-Kennlinie für gesättigten Wasserdampf. Die Kurve 2 zeigt die Druck-Dampf Charakteristik für reinen Spiritus mit der Dichte von 0,815 bei 200 C. Es ist ersichtlich, dass die Kurve 2 im wesentlichen äquidistant zur Kurve 1 verläuft.
Bei einem Druck von 1,0 kg/cm2 beträgt der Temperaturunterschied beispielsweise 240 C, bei einem Druck von 0 kg/cm2 220 C. Die Kurve 2 kann in Richtung höherer Temperaturen im wesentlichen parallel verschoben werden, wenn eine Mischung aus Spiritus und Wasser (bezüglich des dargestellten Ausführungsbeispiels) erfolgt. Die Kurve 3 zeigt die Kennlinie für eine Mischung mit gleichen Anteilen Spiritus und Wasser. Diese Mischung hat eine Dichte von 0,93 bei 200 C. An Hand des Druckwertes 1,1 kg/cm2 ist ersichtlich, dass die Temperaturdifferenz lediglich 180 C beträgt. Hierbei handelt es sich um eine Temperaturdifferenz, die vorteilhaft zur Abkühlung verwendet werden kann. Die Kurve 3 könnte in beiden Richtungen verlagert werden, indem die Zusammensetzung der Mischung geändert wird.
Wenn die Mischung des Kühlmediums in den Autoklav eingeführt wird, befindet sie sich im wesentlichen auf dem Druck, der in dem Autoklav herrscht, führt aber infolge der niedrigeren innewohnenden Temperatur eine Abkühlung um ein definiertes Temperaturintervall ein. Durch die bewirkte Abkühlung sinkt der Druck im Autoklav, wobei die ständige Zuführung von weiter abgekühltem Kühlmedium eine fortlaufende Druckabnahme bei ständig abnehmender Temperatur herbeiführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Durchpumpung des Kühlmediums in erheblicher Menge stattfindet, so dass das Kühlmedium im wesentlichen seine flüssige Phase beibehält.
Gemäss Fig. 2 ist schematisch ein Autoklav 1 dargestellt, in welchem die Flaschen 2 mit der zu sterilisierenden Lösung angeordnet sind. Zu dem Autoklav führt die Dampf-Zuleitung 4, die im Innern des Autoklavs an ein Verteilerrohr 3 angeschlossen ist und von einer Dampfquelle 26 kommt. In der Dampfzuleitung 4 ist das Ventil 5 zur Regelung der Dampfzufuhr vorgesehen. Dieses Ventil ist als Dreiwegventil ausgebildet. An den Autoklav ist ferner die Dampf- bzw. Kondensat-Ableitung 6 angeschlossen. In dieser Leitung befindet sich ein ebenfalls als Dreiwegventil ausgeführtes Ventil 7.
Zwischen den Abzweiganschlüssen der Dreiwegventile 5 und 7 ist ein Druckkessel 9 über die Leitungen 10, 11 angeschlossen. In der Leitung 10 befindet sich eine Druckpumpe 12, beispielsweise mit einem angeflanschten Antriebsmotor.
In dem Druckkessel ist ferner eine Rohrschlange 13 vorgesehen, die zur Beheizung und Abkühlung des Mediums in dem Druckkessel 9 dient. Diese Rohrschlange steht über die Leitung 14 mit der Ableitung 6 an der bezüglich des Autoklav 1 von diesem abgekehrten Seite des Ventils 7 in Verbindung. In der Leitung 14 ist ein Regelventil 8 angeordnet. Diese Leitung 14 ist ferner zwischen der Rohrschlange 13 und dem Regelventil 8 über eine Leitung 15 und ein Regelventil 16 mit einer Quelle 17 für ein Rückkühlmittel, beispielsweise Wasser, für das Medium im Druckkessel 9 verbunden. Die Quelle 17 enthält die Einrichtungen, um einen Umlauf des Rückkühlmittels zu bewirken. Die Abläufe 18, 19 werden beispielsweise über Kondensableiter in einen Kreislauf oder in Auffangbehälter 27 geführt, wie es an sich bekannt ist.
In dem Druckkessel 9 befindet sich das Kühlmedium. Dieses Kühlmedium kann bei Einschaltung der Pumpe 12 und nach Verbindung der Abzweiganschlüsse der Ventile 5 und 7 mit den Zur und Abführungen zu und von dem Autoklaven durch diesen gepumpt werden.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die Flaschen 2 werden in den Autoklav 1 durch eine druckfest verschliessbare Türe 28 eingesetzt. Nachdem dieser druckfest verschlossen ist, wird Dampf aus der Dampfzuleitung 4 über das Ventil 5 zugeführt, dessen Abzweig zu der Leitung 10 in dieser Arbeitsphase geschlossen ist. In dieser Arbeitsphase ist zunächst das Ventil 7 bei geschlossenem Abzweig zu der Leitung 11 für die Ableitung 6 offen. Das Ventil 8 ist während der Aufheizung so eingestellt, dass es die von dem Autoklav kommende Ableitung 6 mit der Leitung 14 verbindet. Während der Aufheizung fällt Kondensat an. Dieses wird somit über die Leitung 14 der Heizschlange 13 zugeführt, so dass das Kühlmedium in dem Druckkessel 9 aufgeheizt wird.
Zwischen dem Autoklav 1 und dem Druckkessel 9 ist eine automatisch arbeitende Einrichtung 20 angeordnet. Diese Einrichtung weist Anschlüsse oder Verbindungen 21, 22 einerseits zu dem Autoklav 1 und anderseits zu dem Druckkessel 9 auf, über die die Dampfspannung im Autoklav und der Druck in dem Kessel 9 derart durch Temperaturfühler oder Manometer überwacht wird, dass der Druck in dem Kessel 9 nicht über den Wert der Dampfspannung in dem Autoklav bzw. in der Flasche steigt. Ferner ist über den Anschluss oder die Verbindung 24 eine Temperaturüberwachung durch die Einrichtung 20 vorgesehen, wobei der Temperaturanschluss 24 vorteilhaft nicht nur in dem Autoklav 1, sondern in eine Lösungsflasche 2 gezogen ist.
Über eine Betätigungsverbindung, beispielsweise ein Gestänge, eine Servo-Druckleitung oder bei elektrischer Ausrüstung einen elektrischen Anschluss 25, wird das Regelventil 16 so betätigt, dass die erforderlichen Bedingungen eingehalten werden. Eine der Verbindung 25 entsprechende Verbindung 23, die in Abhängigkeit von der Temperatur in dem Druckkessel 9 gesteuert werden kann, dient zur entsprechenden Betätigung des Regelventüs 8, über welches die Dampf- bzw. Kondensatableitung mit der Rohrschlange 13 verbunden wird.
Für eine elektrische Betätigung der Ventile 15 und 8 ist in Fig. 3 das Beispiel für die Einrichtung schematisch gezeigt. An den Leitungen 21, 24, 22 ist z. B. jeweils ein kontaktbetätigender Druck- oder Temperaturfühler 29, 30, 31 angeordnet. Es versteht sich, dass hier Relaiszwischenschaltungen vorgesehen sein können, wie sie durch die Anordnungen 32, 33, 34 angedeutet sind, um einen geringen Schaltstrom für die Temperaturfühlerkontakte zu erhalten.
Zur Erregung der als Magnetventile ausgeführten Regelventile 8 und 16 (Fig. 1), deren Magnetsystem 35, 36 beispielsweise gegen Federn 37, 38 arbeiten, dient eine Batterie 39. Der Temperaturfühler 31 dient zur Steuerung des Regelventils 8 über die Leitungen 22, 23. Das Regelventil 16 wird über die Temperaturfühler 29 und 30 gesteuert, wobei die Art der Steuerung durch einen Handschalter 45 in der Regelein richtung 20 wählbar ist. Es ist erkennbar, dass die Stromkreise jeweils über die Leitungen 21 oder 24 und 25 sowie die Batterie 39 verlaufen. Aus Fig. 3 ist ferner der Stromkreis für den Antriebsmotor der Pumpe 12 zu entnehmen. Dieser Motor ist mit 44 bezeichnet Sein Erregerstromkreis ist über den Einschalter 40 an eine Erregerquelle 41 anschliessbar.
In dem Erregerstromkreis liegt das Relais 42, das einen Ruhekontakt 43 in der Erregungsleitung 23 zu dem Regelventil 8 und einen Arbeitskontakt 46 in der Zuleitung 25 zu dem Regelventil 16 hat. Die Kontakte 43 und 46 sind so ausgeführt, dass der Kontakt 46 schleppend arbeitet und die Öffnung des Stromkreises 23 durch Voreilung des Kontaktes 43 zu einem Zeitpunkt erfolgt, da das Ventil 8 geschlossen ist, bevor das Ventil 16 geöffnet wird.
Die Anordnung ist so ausgelegt, dass die Messfühler 29, 30 an sich geschlossen sind und öffnen, wenn die Temperatur wesentlich unter der vorgesehenen Charakteristik liegt. Der Regelkreis für die Messfühler 29, 30 und das Regelventil 16 arbeitet somit nach dem Ruhestromprinzip, wobei dieser Regelkreis erst bei Beginn des Kühlvorganges zugleich mit der Einschaltung der Pumpe geschlossen wird.
Der Messfühler 31 hat ebenfalls einen Ruhekontakt, welcher sich bei bestimmten Bedingungen öffnet und dadurch das Regelventil 8 im Sinne einer Schlie ssung betätigt. Dieses Regelventil 8 wird jedenfalls bei Beginn des Kühlvorganges, d. h. bei Einschaltung der Pumpe 12, geschlossen, weil dann der Erregerstromkreis unterbrochen wird.
Bei Beginn des Kühlvorganges werden die Ventile 5 und 7 so eingestellt, dass die Leitungen 10, 11 angeschlossen sind, so dass der Druckkessel 9 mit dem Autoklav 1 verbunden ist. Die erwähnte Einrichtung 20 stellt dabei durch Einstellung des Messfühlers 31 und dadurch der Steuerung des Ventils 8 sicher, dass die Drücke in dem Druckkessel 9 und dem Autoklav gleich sind. Durch Einschaltung der Pumpe 12 wird das Kühlmedium aus dem Druckkessel durch den Autoklav gepumpt. Die innige Berührung des Kühlmediums mit den Flaschen 2 zieht Wärme aus den Flaschen ab, da - beispielsweise bei Verwendung eines Kühlmediums mit der Kennlinie 3 gemäss Fig. 1 - eine Temperaturdifferenz von 180 C bei gleichem Druck besteht.
Gleichzeitig mit dem Einschalten der Pumpe 12 ist auch das Ventil 16 geöffnet worden, so dass Kühlwasser durch die Rohrschlange 13 strömt. Das Kühlmedium, das durch den Druckkessel 9 umläuft, hat infolge des Wärmeentzuges aus den Lösungsflaschen die Tendenz, eine höhere Dampfspannung anzunehmen. Schon diese Tendenz lässt das Kühlmedium über das Dreiwegeventil 7 zu dem Druckkessel 9 zurückfliessen, in welchem es infolge Kühlung durch die Rohrschlange 13 wieder heruntergekühlt wird.
Es ist ersichtlich, dass die Erfindung mit einer ausserordentlich einfachen Vorrichtung eine sehr schnelle und intensive Kühlung der Lösungsflaschen erreicht, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der Lösungsflaschentemperatur und der Kühlmediumtemperatur durch Wahl des Gemisches beliebig eingestellt werden kann.
Method and device for sterilization
The invention relates to a method for sterilizing solutions using ge tensioned steam and a device for implementing the method, with an autoclave that can be connected to the steam supply and steam or condensate discharge line.
When reference is made below to the sterilization of solutions in bottles, it is the preferred embodiment. The
However, the invention is not restricted to this application, but rather applies to corresponding sterilization processes whose objects have the same or similar conditions.
As is known, the solutions are used in tightly closed bottles in an autoclave and brought to the desired temperature by means of saturated steam. The solutions are in particular table salt or
Glucose Solutions. The sterilization is performed with pressurized steam approximately in the range 1.1 to
2.4 atm. The heating-up time is generally short because between the two
Steam and the bottle surface a good heat transfer takes place. After the solutions a certain time under the action of the tensioned
The sterilization process is complete.
A particular difficulty now arises in cooling the solutions to room temperature. It should be noted here that the bottles are under the steam pressure of the solutions after the sterilization is complete. Before the bottles can be removed from the autoclave, they have to be cooled down, the heat gradient being reversed according to the heating
Direction must go. In certain applications, the cooling time must not be extended indefinitely, because many solutions decompose or discolor with a longer cooling time. This is particularly disadvantageous for so-called intravenous solutions. It should be noted that the difficulties that arise are increased by the fact that the sterilization temperature often has to be 1340 C for bacteriological reasons.
Numerous attempts have been made to overcome these difficulties. The explanations created in this regard, however, do not solve the problem in a satisfactory manner, because they either cannot be used under all conditions, or they resort to expenditure that requires extremely large equipment and entails high costs. It should be noted that all known methods are based on the fact that the pressure difference between the pressure inside the bottle and the pressure on the outside of the bottle must not exceed a value of about 0.2 atmospheres, otherwise the bottles will burst.
For example, it has been proposed to shorten the cooling time to introduce water vapor with a lower voltage in order to achieve a heat gradient for cooling the bottles. However, this method can only be used at temperatures of up to 1000 C and is therefore ruled out for significant sterilization processes.
It is also known to cool the solution bottles with temperature-controlled pressurized water in conjunction with compressed air in such a way that the pressure is reduced in each case in accordance with the reduced temperature of the solution bottles.
This method is subject to the disadvantage of a great deal of effort in terms of apparatus and economic aspects.
The invention creates a method which enables the items to be sterilized to be cooled from the sterilization temperature to any use temperature without the expense of known methods. According to the invention, at the end of the sterilization time, a liquid cooling medium with a steam-pressure characteristic curve which has essentially the same course as the characteristic curve of the tensioned and saturated steam of the sterilizing medium and which is offset from this towards a lower temperature is introduced into the autoclave.
In this way, cooling is achieved while maintaining appropriate pressure values. This method is used, for example, at sterilization temperatures of 1210 C, preferably also 1340 C and above.
The cooling medium is advantageously pumped through in a considerable amount, for example with a throughput of 50 liters per minute. As a result, the heat from the bottles is transferred directly to the coolant.
The pressure and also the temperatures in the autoclave and the cooling medium are advantageously monitored and regulated, the temperature in a bottle with solution or with items to be sterilized in a container being monitored at the same time according to the preferred embodiment.
For the cooling medium, for example, a mixture is specified which contains isopropyl alcohol.
According to another embodiment, the cooling medium contains spirit. The use of other substances that meet the specified condition are within the scope of the invention.
The distance between the steam-pressure characteristic curve of the sterilizing medium and the characteristic curve of the cooling medium can preferably be set by changing the proportion of, for example, one of the above-mentioned substances in a mixture, for example with water. On the one hand, there is the possibility of carrying out the method with a specific composition of the cooling medium; on the other hand, there is also the possibility of changing the composition of the cooling medium during a process and thus, for example, of making the temperature difference during cooling greater in lower areas than in higher temperature areas.
To carry out the method, a device according to the invention is provided with an autoclave for receiving, for example, solution bottles, which is connected to a steam supply and steam or
Condensate drain can be connected. According to the invention it is provided that a pressure vessel for the cooling medium can be connected in series to the autoclave and a coil is provided in the pressure vessel, which can be optionally connected to one of the connections, which the steam or condensate discharge and also the supply line to a Include recoolant source.
A pump is advantageously arranged between the pressure vessel for the cooling medium and the autoclave inlet. The pump drive can preferably be coupled to a valve for supplying the coolant to the pipe coil mentioned in the pressure vessel in such a way that when the cooling medium is introduced into the autoclave, the coolant is fed into the pipe coil when the pump is switched on. It goes without saying that, in the sense of an automatic design, the valve for supplying a heating medium to the pipe coil, for example a connection valve on the condensate discharge line, is correspondingly closed under automatic control before the cooling process begins.
The preferred embodiment of the invention provides a device for monitoring the pressure and preferably also the temperature in the pressure vessel and in the autoclave in a measuring arrangement such that the pressure vessel is pressure controlled so that this pressure does not correspond to the value of the steam tension in the autoclave or exceeds the pressure in the bottle. This device advantageously also has a temperature sensor for monitoring the temperature in the solution bottles.
The cooling medium can, for. B. contain alcohol and water or iso-propyl alcohol and water. Equal proportions of water and the other substance can also be provided.
The drawing shows an embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
In the drawing show:
1 shows a pressure-temperature characteristic curve to explain the invention,
2 shows a device according to the invention, shown schematically,
FIG. 3 shows a schematic view of the switching connections for regulating the device according to FIG. 1.
In the diagram according to FIG. 1, pressure values are plotted on the ordinate and temperature values on the abscissa. The drawn curve 1 practically represents the course of the cooling in the bottle. This curve corresponds essentially to the vapor-pressure characteristic for saturated water vapor. Curve 2 shows the pressure-steam characteristic for pure spirit with a density of 0.815 at 200 C. It can be seen that curve 2 is essentially equidistant from curve 1.
At a pressure of 1.0 kg / cm2 the temperature difference is, for example, 240 C, at a pressure of 0 kg / cm2 220 C. Curve 2 can be shifted essentially parallel in the direction of higher temperatures if a mixture of alcohol and water ( with respect to the illustrated embodiment) takes place. Curve 3 shows the characteristic curve for a mixture with equal proportions of alcohol and water. This mixture has a density of 0.93 at 200 C. The pressure value 1.1 kg / cm2 shows that the temperature difference is only 180 C. This is a temperature difference that can advantageously be used for cooling. The curve 3 could be shifted in both directions by changing the composition of the mixture.
When the mixture of the cooling medium is introduced into the autoclave, it is essentially at the pressure that prevails in the autoclave, but introduces cooling by a defined temperature interval as a result of the lower inherent temperature. As a result of the cooling that is brought about, the pressure in the autoclave drops, with the constant supply of further cooled cooling medium causing a continuous decrease in pressure with constantly decreasing temperature. It must be taken into account here that the cooling medium is pumped through in a considerable amount, so that the cooling medium essentially retains its liquid phase.
According to FIG. 2, an autoclave 1 is shown schematically, in which the bottles 2 with the solution to be sterilized are arranged. The steam supply line 4, which is connected to a distributor pipe 3 inside the autoclave and comes from a steam source 26, leads to the autoclave. In the steam supply line 4, the valve 5 is provided for regulating the steam supply. This valve is designed as a three-way valve. The steam or condensate discharge line 6 is also connected to the autoclave. A valve 7, likewise designed as a three-way valve, is located in this line.
Between the branch connections of the three-way valves 5 and 7, a pressure vessel 9 is connected via lines 10, 11. In the line 10 there is a pressure pump 12, for example with a flange-mounted drive motor.
In the pressure vessel, a coil 13 is also provided, which is used to heat and cool the medium in the pressure vessel 9. This pipe coil is connected via the line 14 to the discharge line 6 on the side of the valve 7 facing away from the autoclave 1. A control valve 8 is arranged in line 14. This line 14 is also connected between the pipe coil 13 and the control valve 8 via a line 15 and a control valve 16 to a source 17 for a recooling medium, for example water, for the medium in the pressure vessel 9. The source 17 contains the means to effect a circulation of the recoolant. The drains 18, 19 are routed, for example, via condensate drains into a circuit or into a collecting container 27, as is known per se.
The cooling medium is located in the pressure vessel 9. This cooling medium can be pumped through the autoclave when the pump 12 is switched on and after the branch connections of the valves 5 and 7 have been connected to the inlets and outlets to and from the autoclave.
The device works as follows: The bottles 2 are inserted into the autoclave 1 through a pressure-tightly closable door 28. After this is closed in a pressure-tight manner, steam is supplied from the steam supply line 4 via the valve 5, whose branch to the line 10 is closed in this work phase. In this working phase, the valve 7 is initially open for the discharge line 6 when the branch to the line 11 is closed. The valve 8 is set during the heating process in such a way that it connects the discharge line 6 coming from the autoclave with the line 14. Condensate accumulates during the heating process. This is thus fed to the heating coil 13 via the line 14, so that the cooling medium in the pressure vessel 9 is heated.
An automatically operating device 20 is arranged between the autoclave 1 and the pressure vessel 9. This device has connections or connections 21, 22 on the one hand to the autoclave 1 and on the other hand to the pressure vessel 9, via which the steam tension in the autoclave and the pressure in the vessel 9 are monitored by temperature sensors or manometers in such a way that the pressure in the vessel 9 does not rise above the value of the vapor tension in the autoclave or in the bottle. Furthermore, temperature monitoring is provided by the device 20 via the connection or the connection 24, the temperature connection 24 advantageously not only being drawn into the autoclave 1 but also into a solution bottle 2.
Via an actuation connection, for example a linkage, a servo pressure line or, in the case of electrical equipment, an electrical connection 25, the control valve 16 is actuated in such a way that the required conditions are met. A connection 23 corresponding to connection 25, which can be controlled as a function of the temperature in the pressure vessel 9, is used to correspondingly actuate the regulating valve 8, via which the steam or condensate discharge is connected to the pipe coil 13.
For an electrical actuation of the valves 15 and 8, the example of the device is shown schematically in FIG. On the lines 21, 24, 22 z. B. in each case a contact-actuating pressure or temperature sensor 29, 30, 31 is arranged. It goes without saying that intermediate relay circuits can be provided here, as indicated by the arrangements 32, 33, 34 in order to obtain a low switching current for the temperature sensor contacts.
A battery 39 is used to excite the control valves 8 and 16 (FIG. 1), which are designed as solenoid valves and whose solenoid systems 35, 36 work against springs 37, 38, for example. The temperature sensor 31 is used to control the control valve 8 via the lines 22, 23. The control valve 16 is controlled via the temperature sensors 29 and 30, the type of control by a manual switch 45 in the Regelein direction 20 can be selected. It can be seen that the circuits each run via lines 21 or 24 and 25 and battery 39. From Fig. 3, the circuit for the drive motor of the pump 12 can also be seen. This motor is denoted by 44. Its excitation circuit can be connected to an excitation source 41 via the on / off switch 40.
The relay 42, which has a normally closed contact 43 in the excitation line 23 to the control valve 8 and a normally open contact 46 in the supply line 25 to the control valve 16, is located in the excitation circuit. The contacts 43 and 46 are designed so that the contact 46 works sluggishly and the opening of the circuit 23 takes place by leading the contact 43 at a time when the valve 8 is closed before the valve 16 is opened.
The arrangement is designed so that the measuring sensors 29, 30 are closed per se and open when the temperature is substantially below the intended characteristic. The control circuit for the measuring sensors 29, 30 and the control valve 16 thus works according to the closed-circuit principle, this control circuit not being closed until the beginning of the cooling process at the same time as the pump is switched on.
The measuring sensor 31 also has a normally closed contact which opens under certain conditions and thereby actuates the control valve 8 in the sense of a closing. This control valve 8 is in any case at the beginning of the cooling process, d. H. when the pump 12 is switched on, it is closed because the excitation circuit is then interrupted.
At the beginning of the cooling process, the valves 5 and 7 are set so that the lines 10, 11 are connected so that the pressure vessel 9 is connected to the autoclave 1. The aforementioned device 20 ensures by setting the measuring sensor 31 and thereby the control of the valve 8 that the pressures in the pressure vessel 9 and the autoclave are the same. By switching on the pump 12, the cooling medium is pumped from the pressure vessel through the autoclave. The intimate contact of the cooling medium with the bottles 2 draws heat from the bottles because - for example when using a cooling medium with the characteristic 3 according to FIG. 1 - there is a temperature difference of 180 ° C. at the same pressure.
At the same time as the pump 12 is switched on, the valve 16 has also been opened, so that cooling water flows through the coil 13. The cooling medium that circulates through the pressure vessel 9 has the tendency to assume a higher vapor tension as a result of the extraction of heat from the solution bottles. This tendency alone allows the cooling medium to flow back via the three-way valve 7 to the pressure vessel 9, in which it is cooled down again as a result of cooling by the pipe coil 13.
It can be seen that the invention achieves very fast and intensive cooling of the solution bottles with an extremely simple device, the temperature difference between the solution bottle temperature and the cooling medium temperature being able to be set as desired by choosing the mixture.