CN111212664A - 粉末灭菌方法以及粉末灭菌设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过流体蒸汽、特别是水蒸汽对粉末进行灭菌的粉末灭菌方法，该粉末特别是药物活性成分粉末或食品粉末，其中，在抽真空的处理室(3)中的粉末加载有液体蒸汽，其中，粉末在沿着下落路径(7)自由下落期间加载有液体蒸汽，特别是以逆流的形式。

Description

粉末灭菌方法以及粉末灭菌设备
技术领域
本发明涉及一种用于通过流体蒸汽、特别是水蒸汽对粉末进行灭菌的粉末灭菌方法，该粉末特别是药物活性成分粉末或食品粉末(例如奶粉)，其中，在抽真空的(即加载有低压的或处于低压水平的)处理室中的粉末加载有所述液体蒸汽。
另外，本发明还涉及一种根据权利要求13的前序部分所述的粉末灭菌设备，用于实施根据本发明的粉末灭菌方法，其中，该设备具有特别是纵向延伸的、更优选管状的并界定了同样优选为纵向延伸的处理室的容器(反应器)和对应的抽真空装置，该抽真空装置特别是包括真空泵，用于对处理室进行抽真空，即，用低压加载处理室。另外，粉末灭菌设备还包括液体蒸汽加载装置，用于为在抽真空的处理室中的粉末加载液体蒸汽。该液体蒸汽加载装置优选还包括蒸汽发生器以及至少一个蒸汽管，该至少一个蒸汽管用于使液体蒸汽、特别是水蒸汽经过至少一个输入开口、特别优选经过至少一个输出喷嘴而输送到容器的处理室中。
背景技术
灭菌，即，每单位材料量中存在的微生物-细菌数的减少，通常是对表面的相应处理。当对表面(例如植物部分或肌肉块的天然表面或者人造表面)进行灭菌时，重要的是，除了具有较高的灭菌效果外，由表面界定的材料还应尽可能保持其初始状态。在实践中，粉末(即物料颗粒床)的灭菌是特别困难的。
已知用于灭菌的各种方法，这些方法可以分为化学方法、物理方法和热方法。为了减少细菌，在香料和药用植物的情况下使用化学方法，例如环氧乙烷和臭氧处理，其中，存在健康问题。还已知使用物理方法，特别是电离射线辐射，但是现在禁止将其用于食品的灭菌。另外还已知在高达7000bar的非常高的压力下进行的高压灭菌方法。
根据DE 198 18 224 B4的公开，英国书籍“Engineering and Food”(第2卷，Elsevier London 1984，第595页)描述了一种使用过热蒸汽的粉末的热灭菌方法。该已知方法的缺点在于，无法通过在短时间内冷凝蒸汽而将大量能量传递给物料。
在DE 198 18 224 B4中描述了一种相应改进的方法，但不适合应用于粉末。该已知方法的核心是将饱和蒸汽加载到待处理材料上，然后通过降低处理室中的压力而使在待处理物料上形成的冷凝物蒸发，并由此干燥物质。在粉末的情况下，该已知方法可能导致结块。
WO 2009/003546 A1中还描述了一种用于对食品块的表面灭菌的方法，为此，食品块在搅拌力的作用下加载有饱和蒸汽，该饱和蒸汽随后在食品块上冷凝，其中，冷凝物通过相应的压力下降而蒸发。该已知的方法由于其趋于结块而不适合用于粉末。
发明内容
在上述现有技术的基础上，本发明的目的在于，提供一种改进的用于对粉末进行灭菌的方法，利用该方法可以尽可能温和地对粉末进行灭菌。此外，本发明的目的还在于，提供一种相应改进的粉末灭菌设备，用于实施根据本发明的粉末灭菌方法。
关于粉末灭菌方法的目的通过权利要求1的特征得以实现，即，按照本发明的方法的特征在于，粉末在沿着下落路径自由下落期间(至少短暂地在低压气氛下)加载有液体蒸汽，特别是以逆流的形式。
特别优选的是使用水蒸汽作为液体蒸汽，其中，原则上此处也可以使用不同于水蒸汽的其他液体。
关于粉末灭菌设备的目的通过权利要求13的特征得以实现，即，按照本发明的设备的特征在于，在由容器界定的处理室中实现用于粉末的下落路径，或者换言之，容器为粉末提供或包绕下落路径，该下落路径形成和布置为，使得输送到处理室中的、待灭菌的粉末在沿着下落路径的自由下落期间(至少短暂地在低压气氛下)能够加载有液体蒸汽，特别是以逆流的形式。
在当前的公开内容中，重点解释说明了按照本发明的方法。即使没有在每种情况下明确说明，但该设备分别包括用于实施相应的方法步骤的相应功能装置，这些方法步骤在各种情况下适用于设备的公开并且是本发明所保护的。例如，设备包括加热装置，该加热装置对应于处理室的优选加热的描述。
本发明优选的扩展方案在从属权利要求中给出。说明书、权利要求书和/或附图中公开的特征中的至少两个的组合同样落入本发明的范围内。
为避免重复，针对设备公开的特征应作为针对方法公开的特征来公开和保护。同样地，针对方法公开的特征应作为针对设备公开的特征来公开和保护。
首先，本发明是基于以下发现，即，温和的粉末灭菌要求尽可能短地加载高温，这例如能够通过液体蒸汽、特别是饱和蒸汽的加载实现，从而根据粉末特性避免硫胺素损失、脂质氧化或Maillard反应等或将它们限制到最小程度。
为了实现将液体蒸汽灭菌用于粉末并在这种情况下避免结块，按照本发明设置为，粉末不是以颗粒的形式或者不是在机械混合期间加载有液体蒸汽，而是在自由下落期间(即，在粉末沿着按照本发明设置的、沿垂直线延伸的下落路径缓缓掉落或下落期间)加载有液体蒸汽。另外，本发明还发现，当蒸汽加载在低压下(即，在常压以下)在自由下落的过程中进行，可以明显地改善灭菌的有效性，换言之，粉末(特别是以粉末云的形式)在抽真空的处理室中沿着下落路径缓缓掉落的过程中进行液体蒸汽加载。即，通过对处理室抽真空确保了液体蒸汽直接出现在粉末上，即，不存在或至少减少了或者不会形成阻碍材料颗粒的空气屏障或气垫，由此确保了液体蒸汽直接出现在粉末颗粒上或者液体蒸汽与粉末的紧密接触。因此，液体蒸汽不是围绕在粉末颗粒周围，而是直接接触它们。
按照本发明的灭菌方法和按照本发明的粉末灭菌设备设置为，在抽真空的(即，加载有或具有低于常压的压力的)处理室中的粉末在自由下落期间、在沿着下落路径缓缓掉落期间加载有液体蒸汽、特别是以逆流的形式。为了实现下落路径，该设备包括：具有或包括下落路径的、特别是沿着垂直线纵向延伸的处理室，该处理室能够通过相应的抽真空装置、特别是真空泵抽真空，并且在该处理室中，粉末能够在沿着下落路径的自由下落的过程中加载有液体蒸汽，为此，优选对应地将至少一个液体蒸汽输出开口沿着下落路径和/或在下落路径下方设置，特别是使得液体蒸汽优选倾斜地、向上地吹出，从而产生相对于向下缓慢掉落的粉末的逆流。
关于粉末的具体设计，存在不同的可能性。其例如可以是通常趋于结块的食品粉末、特别是奶粉。粉末也可以是药物活性成分等。优选借助粉末颗粒的平均颗粒尺寸、特别是借助平均颗粒粒径X50.3来选择粉末颗粒，该平均颗粒粒径X50.3选自0.1μm和200μm之间、特别优选1μm和100μm之间的数值范围。
按照本发明的方法或按照本发明的设备的一个扩展方案，特别优选的是，液体蒸汽、特别是饱和蒸汽在粉末表面(即，粉末颗粒的表面)上冷凝，由此导致了优化的热传递，该热传递实现了将粉末颗粒的高温加载缩短至非常短的时间段内，其中，为了避免在粉末颗粒的表面上的冷凝情况下粉末结块，还设置为，在将粉末从处理室中移出之前(再次)干燥粉末，也就是说，通过蒸发粉末表面的冷凝物，这能够通过温度加载控制和特别是低压加载控制实现。特别适宜的是，下落路径用于干燥过程，以使得下落路径的干燥区段连接至下落路径的液体蒸汽加载区段，在干燥区段中，特别是通过下落路径或包括下落路径的处理室的相应的低压加载而至少部分地、优选大部分地、特别优选完全地再次使冷凝物从粉末表面蒸发，并因此使灭菌后的并再次干燥的粉末达到下落路径的下端并随后特别是以颗粒的形式再次能够从处理室中移出或从处理室中被移出。
按照本发明的方法和按照本发明的设备的实施例特别优选的是，待灭菌的粉末被输送到处于第一低压水平、优选在0.1mbar(或更低)和300mbar(绝对值)之间、特别优选在0.1mbar和100mbar(绝对值)之间的处理室(其中，原则上超过0.1mbar的绝对压力也可以考虑或实现作为第一低压水平的下限，例如0.5mbar或0.1bar绝对值)，并在沿着下落路径的自由下落期间加载有液体蒸汽，其中特别是通过液体蒸汽的输入或导入将处理室中的的压力水平提高至相比于第一低压水平升高的第二压力水平(低压水平、常压水平或过压水平)，优选具有0.5bar绝对值以上的处理室压力、优选升高至选自0.7bar和4bar绝对值之间、优选1bar和3bar绝对值之间的数值范围的压力，并在粉末被移出处理室之前、特别是还在粉末沿着用于干燥粉末的下落路径的自由下落期间将压力水平下降至特别是(第三)压力水平，优选选自0.1mbar(或更小)和600mbar绝对值之间、特别优选0.1mbar和300mbar绝对值之间的数值范围。特别适宜的是，用于在处理室中提供低压(特别是第一低压水平和第三低压水平)的抽真空装置持续地(即，连续地)运行，以使得持续地贴靠抽吸压力，并且在粉末的输入之后在自由下落的过程中通过液体蒸汽加载将压力升高，其中，如上所述地，优选在液体蒸汽加载的过程中借助抽真空装置、特别是真空泵对处理室进行抽吸。特别优选的是，在粉末还沿着下落路径自由下落以干燥粉末的过程中处理室(反应器室)中的绝对压力所下降到的第三低压水平对应于第一(绝对)低压水平。如果在粉末颗粒还在自由下落的过程中，用于使压力下降至第一低压水平的下落时间或下落路径是不够的，第三低压水平也可以在第一低压水平以上，其中，优选的是，在再次加入或输入待灭菌的并随后再次待干燥的粉末之前，将处理压力水平下降至第一低压水平。还优选的是，还在自由下落的过程中达到至少600mbar或更小的第三低压水平。
优选的是，对于每个新的粉末部分始终依次地重复上述过程，由此通过较短的处理时间实现几乎连续的灭菌和干燥。
特别优选的是，将方法设计为，不是持续地将液体蒸汽输入到下落路径中，而是仅在粉末处理的时间段内输入。特别优选的是，在将待灭菌的粉末输送到容器中的过程中和/或在干燥阶段期间、特别是在粉末通过干燥区段的的下落期间中断或者不进行液体蒸汽输入。
为了减少建立低压水平的时间，优选的是，待灭菌的粉末经由输入-低压闸门、特别是叶轮闸门输送到已经抽真空的(即，特别是处于第一低压水平的)处理室中，并在沿着下落路径的自由下落之后并且在自由下落期间实施的液体蒸汽加载之后，将(由此灭菌后的并且优选已经如上所述干燥的)粉末经由输出-低压闸门、特别是叶轮闸门从处理室中移出。
特别优选的是，待灭菌的粉末分部分地输送到处理室和/或又分部分地从处理室移出，这能够特别简单地借助于叶轮闸门的隔间得以实现。分部分或分批的输送实现了特别简单的定时预设方式，在其范围内，各个粉末部分沿着下落路径下落，在限定的时间段内加载有液体蒸汽并优选随后在自由下落的过程中再次被干燥。原则上还可能的是，仅在将灭菌后的粉末移出期间、或仅在将灭菌后的粉末移出之后，特别是通过上述输出-低压闸门，才将待灭菌的粉末经过上述输入-低压闸门输送到处理室中。还可能的是这些过程的交叠，即，在将灭菌后的粉末移出期间和之后，将待灭菌的粉末输入到处理室中或在设备的范围能够输入到处理室中。
在本发明的扩展方案中特别优选地设置为，作为用于将待灭菌的粉末输送到处理室中的低压闸门，预设有或者在处理室之前设置有体积的粉末计量装置，其可以以例如EP2 652 541 B1中所描述的方式形成。优选地，这类粉末计量装置的特征在于计量箱，该计量箱与用于对计量箱加载低压的低压管连接或能够与其连接，从而从粉末存储部抽吸出待灭菌的粉末并且可以将待灭菌的粉末填充计量箱。计量箱体积(待灭菌的粉末体积)可以特别是通过与压缩气体管的连接和/或经由能够调整的冲出冲头而向处理室的方向排空、优选直接向处理室的方向排空，其中，优选的是，在通过抽吸待灭菌的粉末而进行的计量箱的填充过程中，计量箱在输出侧始终通过适合的、优选低压密封的关闭装置(例如借助叶片或滑块)而关闭，并优选由此与处理室在压力上解耦。在打开关闭装置之后，(定量的)粉末可由计量箱进入到处理室中并在此自由下落。通过预设有基于低压的粉末计量装置作为低压闸门，可以可靠地避免压力或低压损失，而这在叶轮闸门的情况下仅能够困难地或通过较大的努力才能避免。此外还实现了对相继的待灭菌的粉末部分进行精确的体积计量。优选地，该粉末计量装置的特征在于低压连接以及压缩气体连接，通过低压连接以及压缩气体连接可以使计量箱交替地加载有低压和负压以填充或排空低压箱。优选地，计量箱体积是能够调整的，特别是通过轴向调整可选的冲头，该冲头相对于压力加载额外地或替代地以能够调整的方式或优选地布置在处理室中用于排空待灭菌的粉末。
特别优选的是，特别是通过液体蒸汽加载装置、特别是蒸汽发生器的设计，液体蒸汽以升高的压力进入处理室或能够输送到处理室，升高的压力是相比于在液体蒸汽加载的起始(开始)的时间点在处理室中的压力水平而言升高的，特别是选自1.1bar和6bar(绝对值)之间、优选1.1bar和4bar(绝对值)之间的数值范围。
如上所述地，特别适合的是，液体蒸汽和粉末以逆流的形式运动，对此必要的是：液体蒸汽可以以至少一个方向分量向上(即，沿垂直方向)流出。原则上还能够考虑的是，液体蒸汽以完全垂直的方向输入，但特别优选的实施方式是来自至少一个相应的输出开口(特别是输出喷嘴)的液体蒸汽的主流出方向与垂直线之间存在一定角度，该角度在1°和60°之间、特别是在5°和45°之间、更特别优选在10°和30°之间。这种方法实施和设备设计方案能够特别适合地通过预设环形输出、特别是环形喷嘴布置得以实现。
特别适合的是，液体蒸汽通过相应设置的不同的输出开口、特别是输出喷嘴在沿着下落路径的多个垂直间隔的位置处和/或外周方向上间隔的多个位置处进入或能够输入处理室。
特别优选的是，沿着垂直线依次排布的多个环形喷嘴布置分别具有多个沿外周方向间隔的液体蒸汽的输出喷嘴。在一个简化的实施方式中，还可能的是，单个环形喷嘴布置设置在下落路径的区域中或在其下方，从而在自由下落期间为粉末加载液体蒸汽。
特别适合的是，特别是通过液体蒸汽加载装置、特别是液体蒸汽发生器的相应设计和/或相应运行，输入处理室的液体蒸汽(在蒸汽进入时)是饱和的或替代地特别是轻的、过热的，其中，特别优选的是，在进入处理室的过程中其具有选自101℃和200℃之间、或更高的数值范围、特别优选在110℃和160℃之间的数值范围的温度。
如上所述地，还可能的是，封入的液体蒸汽(在蒸汽进入时)是饱和的蒸汽，但一个变型优选是，在蒸汽进入时蒸汽是过热的，从而减少冷凝物的量，即，蒸汽随后在低压中变为饱和。优选的是，蒸汽参数(压力、温度、湿度)选择为，避免在蒸汽发生器和输出开口(特别是喷嘴)之间的至少一个蒸汽管中发生蒸汽的冷凝，从而特别是不会向处理室中输入冷凝物。因为蒸汽在输入处理室的过程中由于在低压中的膨胀而失去或放弃较高的能量部分，但优选为细菌或微生物的灭活或破坏提供较高的能量部分，蒸汽的过热(在蒸汽进入时)是有意义的或优选的。
为了避免在容器壁上的蒸汽冷凝并且加速优选、可选的干燥过程，优选设置为，处理室被加热到选自150℃和400℃之间、优选在180℃和250℃之间的数值范围的温度，或者在灭菌过程中加热。为此，例如可以使用壁加热、特别是油或蒸汽加热，以简单地将温度调整为或保持在100℃以上。优选地，根据功率选择加热器的尺寸，以使得处理室温度大致近似于加热器的先行温度。
原则上还可能的是，输送的粉末直接地从输送位置沿着下落路径无需其他措施地下落，特别是在经过输入-低压闸门之后。为了改善粉末云形成，更好地、特别是更均匀地使粉末分布并在必要时校正缓缓掉落过程(随时间)，从而在一段时间内散开的粉末颗粒会沿着下落路径依次分开地下落，以确保颗粒的大部分、特别是全部分别接触或加载有液体蒸汽，在本发明的扩展方案中设置有相应的功能装置，其集成在输送中或优选布置在输送的下游。特别优选的是，作为将粉末输送到处理室中之后的单独的步骤，通过相应的功能装置进行粉末云形成的改进。在这种情况下，该功能装置形成为，借助该功能装置能够改善粉末云形成，特别是通过将输送的粉末、特别是输送的粉末部分分开和/或形成漩涡和/或散开。例如可能设置有机械的分布和/或分散装置，其特别是包括振动装置，通过该振动装置例如能够使筛振动，以使粉末分散和分布，其中，粉末必须在下落路径的上区域之前或在下落路径的上区域中经过该振动元件、特别是筛。还能够考虑使用流体机械的分布和/或分散装置，例如以气体喷嘴的形式，这些气体喷嘴可以使输送的粉末、特别是输送的粉末部分分散或形成漩涡。
特别优选的是，粉末仅在下落时间的过程中加载有/能够加载有液体蒸汽，该下落时间例如在0.05s和2s之间、特别是在0.1s和1.5s之间、更优选在0.1s和0.5s之间。
特别优选的是，粉末、特别是食品粉末通过干燥过程干燥至最大剩余湿度为15重量％、特别优选5重量％、更优选4重量％。针对制药应用，有利地设置为，将粉末、特别是药物粉末、更特别优选的是药物活性成分粉末干燥至最大剩余湿度为选自0重量％和5重量％之间、特别优选0.01重量％和5重量％之间、进一步优选0.1重量％和3重量％之间、更优选0.1重量％和1重量％之间的数值范围。
优选的是，轴向延伸(即，下落路径沿着垂直线的长度)选自2m和30m之间、特别是4m和15m之间的数值范围。
还有益的是，处理室的内径选自50mm和2000mm之间、特别优选80mm和1000mm之间的数值范围。
原则上可能和优选的是，处理室的内部(即，其径向的中心)是空的或自由的，特别是其具有空心柱形的、特别优选空心圆柱形的轮廓。为了实现更大的处理量，还可能和优选的是，将处理室设计为环形室、特别是填充的中心(中心部分)，其中，优选不是从一个方向、特别是不仅由径向外侧进行蒸汽输入，而是额外地由中心或内部区域进行蒸汽输入。换言之，在本发明的扩展方案中设置为，实现具有环形横截面、特别是环形轮廓的处理室，并且蒸汽输出开口、特别是喷嘴、特别优选是环形喷嘴布置在径向外侧界定处理室的容器外壁的区域中(在其内侧上)并且布置在径向内侧界定处理室的中心或内部的容器壁的区域中(在其外侧上)。由此可以使较大的空间体积特别是均匀地加载有液体蒸汽，从而确保粉末或粉末部分与液体蒸汽较充分的混合。
特别适宜的是，下落路径长度和内径之间的比例选自20和150之间、特别是40和100之间的数值范围，其中，通过径向外侧界定处理室的容器外壁的两个直径上彼此相对的位置来测量内径，其中，在较大的内径、特别是超过500mm的情况下，处理室内部通过特别是圆柱形的、特别优选轴向连贯的或仅轴向局部设置的中心部分界定，其中，特别优选的是，蒸汽从径向外侧和径向内侧输送到环形轮廓的处理室中。
按照本发明的方法和按照本发明的设备的一个设计，特别优选的是，该设备具有包装装置，其用于特别是将灭菌后的粉末无菌地包装到最终包装中、特别是包装袋中。在这种情况下，特别有益的是，包装装置布置在处理室的下游，特别是沿着垂直线布置在处理室的下方和/或使得灭菌后的粉末能够在重力作用下以下落或滑动的方式转移到最终包装内。
对于设置有多个处理室或容器的情况，优选的是，它们的出口引导至共同的存储器或共同的包装装置，从而使在至少两个不同的处理室中灭菌的并优选干燥的粉末能够被输送至一个共同的包装装置，特别是在重力的作用下，从而将来自至少两个处理室的粉末输送到一个共同的包装装置并因此输送到一个共同的最终包装。
本发明还提出了一种系统，包括至少两个按照本发明的设备，其中，灭菌后的粉末能够从这些设备中一同引导至共同的包装装置和/或共同的存储容器。该系统基于这样的模块构思，即，由于技术上更容易实现，产生更大量的待灭菌的粉末，通过设置多个优选相同的、较小的设备作为一个单独的、较大尺寸的设备。在这种情况下特别的优点在于，粉末物质流由两个设备或两个处理室共同引导并优选由此充分混合。优选地，粉末物质由至少两个处理室共同引导并输送到一个共同的存储容器(存储器)或共同包装(特别是借助于一个共同的包装设备)，其中，特别有益的是，在重力作用的条件下完成向包装装置的输送，该包装装置沿着垂直线布置在这些设备的下方。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节可以从以下优选实施例的描述以及借助附图得出。
附图中：
图1为按照本发明的构思设计的用于实施按照本发明的方法的灭菌设备的示意图；
图2为灭菌设备的处理室中的绝对压力随时间或在灭菌和干燥过程期间的图表；
图3为按照本发明的构思设计的灭菌设备的替代实施方式，该灭菌设备具有环形轮廓的横截面的处理室，在自由下落期间，用于对粉末灭菌的蒸汽能够从径向内部和径向外部输入到或输入到该处理室中；
图4为具有四个平行运行的灭菌设备的系统的替代实施方式，待灭菌的粉末能够分部分地以体积计量的方式经低压闸门分别输送到这些灭菌设备；
图5a为包括四个按照本发明的构思设计的灭菌设备的系统，这些灭菌设备在输出侧连接至一个共同的包装装置，并且在这些灭菌设备中，类似于根据图3和图4的灭菌设备，不是通过叶轮闸门而是通过体积的、基于低压的体积定量装置进行待灭菌的粉末部分的定量；并且
图5b为基于真空的体积计量装置作为真空闸门，其使用在图5a以及图4示出的系统中。
具体实施方式
图1示出了一个灭菌设备1。其包括沿着垂直线纵向延伸的容器2，例如由不锈钢制成，该容器2还界定了纵向延伸的处理室3(反应器室)。从示意图中不能推导出实际的直径长度比，实际上，处理室3所具有的直径明显小于其长度或高度延伸范围。
容器2或处理室3能够通过加热装置4而被加热到例如300℃的温度，在当前情况下该加热装置4包括形成作为油加热的壁加热。左半部分图中的箭头表示向前和向后。处理室3可以通过包括真空泵5的抽真空装置6抽真空，即，达到低压水平。
处理室3包括沿着垂直线V延伸的下落路径7，沿着通过例如形成作为叶轮闸门的输入-低压闸门8而输送的粉末可以沿着垂直线V在抽真空的处理室3内部自由地向下落，直到在此例如形成作为叶轮闸门的输出-低压闸门9。优选地，代替形成作为输入-低压闸门8的叶轮闸门，可使用优选基于体积的粉末计量装置，以对接下来待灭菌的粉末部分进行计量。
在示出的实施例中，输入-低压闸门8可选地布置在分布装置10的下游，从而改善粉末云形成或输送的粉末的分散。在示出的实施例，分布装置10包括振动的网格。
下落路径7分为上部的液体蒸汽加载区段，在液体蒸汽加载区段中自由下落的粉末(特别是以粉末云的形式)能够加载有液体蒸汽。为此，设置有示意性和简要示出的液体蒸汽加载装置11。在具体的实施例，其包括两个沿着垂直线V间隔开的环形喷嘴布置12、13，该环形喷嘴布置12、13在相应的蒸汽管上与用于产生蒸汽的蒸汽发生器连接。液体蒸汽加载区段下方连接干燥区段，在该干燥区段中之前液体蒸汽加载的粉末被干燥或能够被干燥，即，通过将由液体蒸汽加载到粉末表面所形成的冷凝物再次蒸发。这通过在通过干燥区段的自由下落期间相应的低压气氛得以实现。
到达下部区域后，灭菌并干燥后的粉末通过输出-低压闸门9从处于低压水平的处理室3中放出。
从图1可以看出，在当前的实施方式中，分部分地输送和处理粉末，即，输送的、待灭菌的粉末部分可选地借助分布装置10分散或分布，于是在抽真空的处理室3中向下沿着下落路径7下落并在此首先加载有液体蒸汽(在当前实施例中为水蒸汽)。粉末连同在其上冷凝的冷凝物缓缓继续向下下落并在此期间得到干燥。如下借助图2进一步说明地，通过液体蒸汽加载，容器2中的压力水平由第一低压水平升高至第二压力水平，例如达到或甚至超过常压(可选地，可升高至更高的低压水平)，其中，通过抽真空装置6确保了：至少在沿着下落路径的干燥区段的自由下落的时间段内，再次达到足够的低压水平，以蒸发冷凝物。最晚在干燥过程结束时达到第三低压水平。
图2示出了或记录了随时间针对各个粉末部分的组合的灭菌和干燥过程期间处理室中可能的压力曲线。然后随时间对新输送到处理室3中的每个粉末部分重复该过程。
可以看出，在第一时间段I(其中存在第一低压水平，在当前情况下具有的压力Ppre约为0.12bar的绝对压力)期间，将一个粉末部分输送到处理室中，在必要时分散，然后开始沿着下落路径下落。在第二时间段II(在当前情况下为0.2s)期间，粉末在其沿着下落路径的液体蒸汽加载区段的自由下落过程中加载有液体蒸汽，由此使压力升高至第二压力水平(在当前情况下，压力Pmax例如为1.3bar绝对压力)。在接下来的最长的时间段III期间，粉末沿着下落路径的更长的干燥区段下落，其中，在进一步的自由下落的过程中压力水平再次降低，在当前情况下，降低至第三低压水平(Ppost)，即，绝对压力约为0.35bar，该第三低压水平比初始的第一压力水平Ppre高出压力差ΔP0。随后，放出干燥后的粉末。在再次输送下一个粉末部分之前，首先将压力水平优选由Ppost下降至Ppre。在对应的真空泵的尺寸和下落路径的长度下，也可以考虑或者优选的是，在自由下落的过程中达到第三低压水平(Ppost)，其下降到第一压力水平Ppre。
以下将详细说明按照本发明的构思的替代的实施例，其中，为了避免重复，基本上仅说明了在与上述示例性实施例的不同之处。以下说明的示例性实施例的组件也可以由上面说明的示例性实施例的组件代替，反之亦然。
图3中示出了一个灭菌设备1，其中，处理室3的横截面形成为环形的，在当前情况下形成为圆环形的。容器2包括径向外侧壁14，其类似于上述实施例径向外侧地界定了容器2的边界。在中心区域中，容器2包括或含有在当前实施例中为圆柱形的中心部分15，该中心部分15具有径向内侧地限定处理室3的边界的内容器壁16。可以看出，液体蒸汽加载装置11(在当前情况下例如以环形喷嘴布置的形式)径向外侧地(即，在外壁14的区域中)并且径向内侧地(即，在中心部分15的内壁16的区域中)布置，以使得液体蒸汽能够从径向外侧和径向内侧、特别是倾斜向上地输入到处理室3中，从而确保在自由下落的过程中与待灭菌的粉末进行均匀地混合。在当前情况下，中心部分15延伸到上容器边界，其中，在下方区域中处理室3可以可选地在其中心区域中设计为自由的。
在当前情况下，输入-低压闸门8不是形成为叶轮闸门，而是形成作为体积计量装置，其基于体积工作。为此，输入-低压闸门8具有计量箱17，该计量箱17能够经过低压管18加载有低压，从而可以经过输送管19从粉末存储部20(粉末存储部容器)中抽吸粉末。在此，计量箱17在输出侧经关闭装置21关闭。在填充计量箱17之后，计量箱17经过压缩气体管22加载有特别是无菌的压缩空气，并且计量箱17通过相应地调整关闭装置21而向容器2或处理室3的方向打开，并且将定量的粉末体积输送到在此仅举例示出的环形轮廓的处理室3中。可选的分配装置出于简要的目的没有具体示出。在经过下落路径之后，通过蒸汽加载而灭菌的并且在随后的自由下落的过程中又被干燥的粉末达到输出低压闸门9并达到直接邻接的包装装置23，粉末借助该包装装置23在重力作用下被包装在例如形成为袋子的最终包装24中。
在根据图4的实施例中，其涉及一种具有多个灭菌设备1的系统25。可以看出，各个纵向延伸的容器2具有集成的下落路径7以及用于输入蒸汽的喷嘴布置。在下方区域中，每个灭菌设备1具有各自的包装装置23。
可以看出支撑各个容器2和各个输入-低压闸门8的保持或支撑架26，输入-低压闸门8在单独的附图中示出。原理上借助于图3示出的输入-低压闸门8分别形成为基于真空的计量装置，借助于该计量装置能够分别经过输送管19从在此仅示例示出的共同的粉末存储部20中抽吸粉末，并能够将粉末以体积定量的方式分部分地输送到相应的容器，在打开计量箱的关闭装置之后优选通过低压加载和/或借助冲出冲头。
图5a和5b的实施例基本上对应于根据图4的实施例，其中，与根据图4的实施例不同之处在于，单个灭菌设备1或其容器2在输出侧通过管道27彼此连接，这些管道27引导至共同的包装装置23或替代地引导至共同的存储容器。根据图5a的实施例中，输入-低压闸门形成作为体积-计量装置，其通过输送管19从粉末存储部20抽吸粉末，并随后借助冲头和/或压缩气体加载在计量箱的关闭装置打开之后将粉末输送到相应的处理室3。
通过附图标记28示出了蒸汽分布系统中优选过热的蒸汽的输送，由此将蒸汽输送到布置在处理室3中的输出开口、特别是环形喷嘴布置。借助附图标记29表示用于外壁加热的加热剂进给，在当前情况下为油进给。
附图标记
1 灭菌设备
2 容器
3 处理室
4 加热装置
5 真空泵
6 抽真空装置
7 下落路径
8 输入-低压闸门
9 输出-低压闸门
10 分布装置
11 液体蒸汽加载装置
12 环形喷嘴布置
13 环形喷嘴布置
14 外容器壁
15 中心部分
16 内容器壁
17 计量箱
18 低压管
19 输送管
20 粉末存储部
21 关闭装置
22 压缩气体管
23 包装装置
24 最终包装
25 系统
26 保持架
27 管道
28 箭头(蒸汽输送)
29 箭头(加热装置进给)
V 垂直线
Ppre 在输送粉末时的低压水平(第一低压水平)
Pmax 直接在液体蒸汽加载之后的压力水平(第二低压水平)
Ppost 在干燥过程结束时的低压水平(第三低压水平)

Claims (22)

1.一种粉末灭菌方法，所述粉末灭菌方法用于通过流体蒸汽、特别是水蒸汽对粉末进行灭菌，所述粉末特别是药物活性成分粉末或食品粉末，其中，所述粉末在抽真空的处理室(3)中加载有所述液体蒸汽，其特征在于，
所述粉末在沿着下落路径(7)的自由下落期间加载有所述液体蒸汽，特别是以逆流的形式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体蒸汽在粉末表面上冷凝，并且通过蒸发所述粉末表面的冷凝物，所述粉末在从所述处理室(3)中移出之前、优选在所述自由下落期间而被干燥。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待灭菌的所述粉末被输送到处于第一低压水平(Ppre)、优选在0.1mbar和300mbar之间、特别优选在0.1mbar和100mbar之间的所述处理室(3)并在沿着所述下落路径(7)的所述自由下落期间加载有所述液体蒸汽，并且所述处理室(3)中的压力特别是升高到0.5bar以上、优选选自0.7bar和4bar之间、优选1bar和3bar之间的数值范围的第二压力水平(Pmax)并在所述粉末被移出所述处理室(3)之前、特别是仍在所述粉末沿着所述下落路径(7)的所述自由下落期间为了使所述粉末干燥而将所述压力水平下降，特别是下降至第三压力水平(Ppost)，所述第三压力水平(Ppost)优选对应于第一低压水平(Ppre)，优选选自0.1mbar和600mbar之间、优选0.1mbar和300mbar之间的数值范围。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待灭菌的粉末经由输入-低压闸门(8)、特别是叶轮闸门而被输送到所述处理室(3)，并且在沿着所述下落路径(7)的所述自由下落之后并且在所述自由下落期间实施的流体蒸汽加载之后，将灭菌后的粉末经由输出-低压闸门(9)、特别是叶轮闸门而从所述处理室(3)中移出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，仅在将灭菌后的粉末移出期间、或仅在将灭菌后的粉末移出之后、或在将灭菌后的粉末移出期间和之后，将待灭菌的粉末输入到所述处理室(3)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体蒸汽以升高的压力进入所述处理室(3)，所述升高的压力是与在液体蒸汽加载的起始的时间点时所述处理室(3)中的压力水平相比而言升高的，特别是选自1.1bar和6bar之间、更优选1.1bar和4bar之间的数值范围。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体蒸汽在所述液体蒸汽的主流出方向与垂直线(V)之间存在一定角度的条件下进入所述处理室(3)，其中，所述角度在1°和60°之间、特别是在5°和45°之间、更特别优选在10°和30°之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体蒸汽在沿着所述下落路径(7)的多个垂直间隔的位置处和/或在多个外周方向上间隔的位置处进入所述处理室(3)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体蒸汽经过至少一个在外周方向上延伸的环形喷嘴布置(12、13)、优选经过沿着下落路径(7)的多个垂直间隔的、分别在外周方向上延伸的环形喷嘴布置(12、13)进入所述处理室(3)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体蒸汽是饱和的或过热的，并且优选在进入所述处理室(3)时具有选自101℃和200℃之间、特别优选110℃和160℃之间的数值范围的温度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理室(3)特别是通过壁加热而被加热到选自150℃和400℃之间、优选在180℃和300℃之间的数值范围的温度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了改善粉末云形成，所述粉末优选在所述下落路径(7)的起始区域的上方和/或在所述下落路径(7)的起始区域中分布和/或分散和/或形成漩涡和/或散开。
13.一种粉末灭菌设备，形成用于实施根据上述权利要求中任一项所述的粉末灭菌方法，所述粉末灭菌方法用于通过流体蒸汽、特别是水蒸汽对粉末进行灭菌，所述粉末特别是药物活性成分粉末或食品粉末，所述粉末灭菌设备具有：由容器(2)界定的处理室(3)和对应的抽真空装置(6)，所述抽真空装置(6)特别是以真空泵(5)的形式，以对所述处理室(3)进行抽真空；以及液体蒸汽加载装置(11)，用于为在抽真空的所述处理室(3)中的所述粉末加载所述液体蒸汽，其特征在于，
在所述处理室(3)中实现用于所述粉末的下落路径(7)，所述下落路径(7)形成和布置为，使得输送到所述处理室(3)的、待灭菌的粉末在沿着所述下落路径(7)的自由下落期间能够加载有所述液体蒸汽，特别是以逆流的形式。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，待灭菌的粉末能够经由输入-低压闸门(8)、特别是叶轮闸门而被输送到抽真空的所述处理室(3)，和/或在沿着所述下落路径(7)的所述自由下落之后并在所述自由下落期间实施的流体蒸汽加载之后，灭菌后的粉末能够经由输出-低压闸门(9)、特别是叶轮闸门而从所述处理室(3)中移出。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，将体积计量装置设置作为所述输入-低压闸门(8)，所述体积计量装置包括计量箱(17)，为了抽吸待灭菌的粉末并由此使所述计量箱(17)填充有所述待灭菌的粉末，所述计量箱(17)能够加载有低压，其中，通过加载压力、特别优选无菌的压缩空气和/或借助朝向处理室(3)的方向的排空冲头使所述计量箱(17)能够排空，特别是在打开关闭装置之后。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的设备，其特征在于，所述下落路径(7)的下区段设置在用于液体蒸汽加载的所述下落路径(7)的上区段的下游，在所述下落路径(7)的下区段中具有冷凝在其上的液体蒸汽的所述粉末能够通过在低压下的冷凝物的蒸发而在移出所述处理室(3)之前得到干燥。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述下落路径(7)具有沿着所述垂直线(V)测量的长度，所述长度选自2m和30m之间、特别是4m和15m之间的数值范围。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的设备，其特征在于，沿着所述垂直线(V)测量的所述下落路径(7)的长度和所述处理室(3)的内径的比例选自20和150之间、特别是40和100之间的数值范围。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的设备，其特征在于，为了改善粉末云形成，设置有功能装置，优选机械的和/或流体机械的分布装置(10)和/或涡流装置和/或气流装置和/或分散装置。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理室内部是自由的，或者径向内部通过中心部分(15)界定，和/或所述液体蒸汽装载装置(11)的蒸汽流出开口径向外部地和径向内部地布置在所述处理至(3)中。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有包装装置(23)，其用于特别是将灭菌后的粉末无菌地包装到最终包装(24)中、特别是包装袋中，其中，所述包装装置(23)优选布置在所述处理室下游，特别是沿着所述垂直线布置在所述处理室的下方和/或使得灭菌后的粉末能够在重力作用下以下落或滑动的方式转移到最终包装(24)内。
22.一种系统，包括优选彼此相邻布置的至少两个根据权利要求13至21中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备在输出侧彼此连接和/或能够彼此连接，以使得灭菌后的粉末能够从所述设备中、优选在重力作用下特别是向共同的包装装置(23)和/或共同的存储容器运送和/或混合。
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