CS9005484A2 - Method of gaseous sterilization liquid production with content of hydrogen peroxide - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby plyn-né sterilizační tekutiny s obsahem peroxidu vodíku, určenépro sterilizaci různého zboží. V obalové technologii se často užívátak zvaných aseptických balení pro balení a přepravu výrob-ků, které jsou zvláště citlivé na napadení bakteriemi a ma-jí krátkou skladovatelnost, jde například o potraviny a dal-ší zboží, podléhající zkáze. V tomto případě poskytuje asep-tické balení mnoho výhod. Produkty je možno skladovat čer-stvé s malým nebo žádným ovlivněním jejich vlastností delšídobu a mimoto není zapotřebí je zmrazit, což v podstatě zvy-šuje a v mnoha oheldech zlepšuje možnosti distribuce těchtovýrobků. Zásadně je tato technologie aseptického balení za-ložena na tom, že výrobek, který byl předem sterilizovánteplem nebo jiným způsobem se plní do obalů, které bylyrovněž sterilizovány nebo vyrobeny ze sterilizovaného oba-lového materiálu a pak se balení těsně uzavře. Celý postupplnění se provádí ve sterilním prostředí, aby nedošlo kreinfekci sterilizovaného výrobku. V současné době se ten-to postup.provádí v moderních balicích strojích, která na-příklad vytvářejí, plní i těsně uzavírají hotová balení zaaseptických podmínek. Při použití známých balicích strojů se vyrábí aseptická balení pro jediné použití z předem vyro- beného, laminovaného, ohebného materiálu, obvykle papíru s - 3 - povlakem termoplastické látky a popřípadě jednou nebo vět-ším počtem dalších vrstev jiných materiálů, přičemž plošnýmateriál se nejprve zpracuje na otevřený karton ve formětrubice nebo se Čtvercovým průřezem, pak se upevní kapalino-těsné dno složením a zatavením koncových částí kartonu. Povytvoření dna, které je obvykle uloženo ve stupních za sou-časného pohybu kartonů se kartony s vytvořeným dnem přivádíve vzpřímené poloze do sterilizační a plnicí zóny, aseptic-ky oddělené od okolí, kde dochází ke sterilizaci, plnění atěsnému uzavření ve sterilní atmosféře za vzniku hotovéhoaseptického balení pro další distribuci. Při použití jiného balicího strojese tvoří podobná aseptická balení zásadně stejným způsobem,jediný rozdíl spočívá v tom, že se kartony váleového tvarunejprve opatří lisovaným těsněním z plastické hmoty, kteréje budoucím víkem hotového balení na jednom konci kartonua takto upravené kartony se pak sterilizují, plní a jejichdno se uzavře v obrácené poloze. Příkladem tohoto typu ba-lení je balení, známé pod názvem Tetra Top, příkladem bale-ní, plněného ve vzpřímené poloze může být balení, známé podnázvem Tetra Rex.

Bez ohledu na to, jakým z uvedenýchzpůsobů se balení provádí, užívá se obvykle plynného steri-lizačního prostředí s obsahem peroxidu vodíku ke steriliza-ci obou typů kartonů, připravených pro plnění vzhledem ktomu, že plynný sterilizační materiál proniká ve srovnání - 4 - s jinak odpovídajícím kapalným materiálem rychleji do ste-rilizovaných prostorů kartonu, například do skladů, vytvo-řených při výrobě dna kartonů. Současně je možno plynný ma-teriál snadněji odstranit po sterilizaci před plněním. Mi-mo to má plynný materiál tu výhodu, že zcela odstraňujeriziko absorpce do řezných hran kartonů, které by mohlypřijímat kapalinu, kteřou by pak bylo zejména v případěperoxidu vodíku nesnadné, ne-li nemožné odstranit. Aby by-lo možno předejít riziku, které je spojeno s přetrvávánímzbytků peroxidu vodíku na základě jeho absorpce do řeznýchhran. Z tohoto hlediska je zásadně důležité, aby plynnásterilizační tekutina byla udržována v průběhu celé sterilizace na teplotě, která je vyšší než rosný bod peroxidu vo-díku, který je přibližně 70 °C, což znamená, že obalový ma-teriál musí být zahříván a udržován na vyšší teplotě, ob-vykle přibližně 80 °C v celé sterilizační zóně. Účinný plynný sterilizační materiáls obsahem peroxidu vodíku, tak jak se užívá k výrobě ste-rilizovaných balení, je tvořen směsí vzduchu a peroxiduvodíku, zahřátou na přibližně 120 °C a obsahující při-bližně 25 g peroxidu vodíku na 1 kg vzduchu. Již po velmikrátké době sterilizace řádu 1 sekundy poskytuje tato směsdobrý výsledek sterilizace, splňující požadavky, kladenéna aseptická balení.

Plynný sterilizační materiál svrchuuvedeného typu se až dosud běžně získává tak, že se roz- - 5 - prašuje kapalný peroxid vodíku na zahřátý kovový povrchk odpaření peroxidu vodíku, načež se páry peroxidu vodíkumísí s řízeným proudem zahřátého vzduchu. Tento postup,který využívá přenosu tepla z povrchu pevné látky má tunevýhodu, že povrch kovu se postupně povléká nečistotami,například stabilizátory, běžně užívanými pro peroxid vodíku,tyto nečistoty působí při vyšší teplotě jako katalyzátorydegradace peroxidu vodíku a působí, že část peroxidu sepři změně na páru rozkládá.

Tento problém je možno překonattak, že se převod kapalného peroxidu vodíku na plyn pro-vádí jiným způsobem, například použitím zahřátého vzduchujako prostředí pro přenos tepla. Jeden ze známých postupůje založen na metodě, že vzduch, užitý k odpařovacímu po-stupu se zahřeje například v elektricky vyhřívaném tělesenebo jinak před míšením s kapalným peroxidem vodíku, kterýje vstřikován do proudu zahřátého vzduchu. Tímto způsobemse získá plynný sterilizační materiál s obsahem peroxiduvodíku s dobrou stabilizační schopností, pokud se postupprovádí kontinuálně, tj. bez přerušení. Na druhé straně jesterilizační schopnost méně uspokojivá v případech, že ježádoucí čas od času postup na delší nebo kratší dobu pře-rušit. Sterilizační plyn, vznikající přerušovaným odpařová-ním kapalného peroxidu vodíku může mít velmi různou teplotua tím i různou sterilizační schopnost, která byla někdy tak - 6 - nízká, že bylo obtížné až nemožné splnit požadavky na ste-rilizaci. Aby bylo možno zajistit požadovaný výsledek ste-rilizace, například při sterilizaci kartonů, které mělybýt napínány sterilním obsahem, bylo až dosud nutné při-vádět plynný sterilizační materiál kontinuálně v průběhucelého sterilizačního postupu, což znamená například to,že materiál, přiváděný mezi dvěma následujícími steriliza-cemi kartonů, který je od začátku vlastně přebytečný, jeztracen. Jde tedy o nutnost kontinuální výroby sterilizač-ního materiálu, který není nezbytně nutný, čímž dochází kekonomickým· :ztrátám.

Vynález si klade za úkol navrhnoutzpůsob výroby plynné sterilizační tekutiny s obsahem per-oxidu vodíku na základě odpařování kapalného peroxidu vo-díku při použití zahřátého vzduchu k jeho odpařování, avšaktak, aby postup bylo možno provádět přerušovaně při zacho-vání dobrých sterilizačních vlastností přerušovaně produ-kované tekutiny.

Vynález si rovněž klade za úkolnavrhnout postup svrchu uvedeného typu, který by bylo mož-no okamžitě zavést do prakse při sterilizaci vzájemně po-stupně přiváděných kartonů nebo jiných výrobků, aniž bydošlo k nežádoucí výrobě přebytečné sterilizační tekutiny,která by přišla nazmar. - 7 -

Způsobem podle vynálezu je možnotohoto cíle dosáhnout tak, že proud vzduchu pro odpařeníse zahřeje a udržuje se na stálé nebo v podstatě stálévyšší odpařovací teplotě před odpařením kapalného peroxiduvodíku.

Vzhledem k tomu, že proud vzduchuje udržován pro odpařování na stálé vyšší odpařovací tep-lotě (což bylo až dosud nesnadné bez použití komplexníhozařízení pro řízení teploty a energie), jsou vytvořenypodmínky pro vznik plynné sterilizaění tekutiny v průběhucelého postupu za vzniku stejnoměrné nebo jen málo kolísa-jící teploty, takže je zajištěno, že výrobek bude stejno-měrně a dobře sterilizován i v případě, že dojde k opako-vaným krátkým nebo delším přerušením odpařování kapalnéhoperoxidu vodíku.

Podle zvláště výhodného provedenízpůsobu podle vynálezu, který je možno snadno uvést doprakee se zahřívá vzduch na odpařovací teplotu a na tétoteplotě se udržuje tak, že se přivádí v přímém styku s po-vrchem pro přenos tepla, s výhodou přes zahřívací prvek svysokou hmotností (tepelnou kapacitou) při vysokém povrchupro přenos tepla. Tento povrch je možno zahřívat elektrickynebo jinak. Vyhřívací prvek může být tvořen hliníkem nebojiným materiálem s dobrou tepelnou kapacitou, schopnýmuchovávání velkých množství tepelné energie, čímž není za-potřebí dodávat energii kontinuálně k udržení plochy dosta- - 8 - tečně horké pro požadované zahřátí proudu vzduchu. Vzhle- dem k tomu, že alespoň část tepelné energie, skladované v zahřívacím prvku přispívá k tomu, že povrch pro výměnu tepla je udržován dostatečně horký, je snadné řídit pří- vod tepelné energie k zahřívacímu prvku.

Vynález bude dále podrobněji po-psán v souvislosti s přiloženými výkresy.

Na obr. 1 až 3 je znázorněno zařízeník provádění způsobu podle vynálezu při použití plynné steri-lizační tekutiny s obsahem peroxidu vodíku pro sterilizacipředmětů, přerušovaně přiváděných ve vzájemném sledu.

Na obr. 1 až 3 je znázorněno totéžzařízení v různých fázích své činnosti, přičemž tytéž prv-ky zařízení jsou označeny stejnými vztahovými značkami.

Systém, znázorněný na obr. 1 až 3obsahuje jednotku 1 pro přerušovanou výrobu plynné sterili-zační tekutiny s obsahem peroxidu vodíku a zařízení 2 prosterilizaci předmětů 3, přiváděných ve vzájemném sledu do-pravníkem 4 přerušovaně ve směru šipky A. Předměty 3 mohoubýt například kartony svrchu popsaného typu, které jsou posterilizaci určeny k naplnění sterilním obsahem a pak těsněuzavřeny za aseptických podmínek za vzniku aseptického ba-lení. Další popis se bude týkat sterilizace těchto kartonůs tím předpokladem, že je samozřejmě nutné stejným způsobemsterilizovat jakýkoliv jiný předmět tímto přerušovaným způ-sobem. - 9 -

Jednotka 1 obsahuje předehřívač 7se vstupem 5 a výstupem 6, předehřívač 7 je vstupem 5 spo-jen s potrubím 8 pro přívod zfiltrováného vzduchu. Přede-hřívač 7 je spojen s výměníkovým prvkem 11, opatřenýmvstupem 9 a výstupem 10, přičemž vstup 9 je spojen po-trubím 13 s potrubím 12, připojeným na výstup 6 předehří-vače 7. Potrubí 14 vede z výstupu 10 výměníkového prvku 11a je spojeno se vstupem 15 odpařovací komory 17, která jemimoto opatřena výstupem 16, potrubí 18 je určeno pro ří-zený přívod kapalného jemně rozptýleného peroxidu vodíku,který je řízen ventilem 19 v potrubí 18.

Potrubí 12, spojené s výstupem 6předehřívače 7 je dále spojeno přes ventil 20 se vstupem21 sterilní filtrační jednotky 23, jejíž výstup 22 je spo-jen přes potrubí 24 a potrubí 25 s výstupem 16 odpařovacíkomory 17, potrubí 25 je opatřeno nastavitelným ventilem26 mezi vstupem 16 odpařovací komory 17 a spojením a«po-trubím 24. Výměníkový prvek 11 má vysokou te-pelnou kapacitu a velký povrch pro výměnu tepla, může býtnapříklad tvořen hliníkovým nebo jiným materiálem s velmidobrou tepelnou kapacitou a se schopností skladování velké-ho množství tepla, jak bylo uvedeno svtchu. Povrch výmění-kového prvku 11 je udržován na požadované stejnoměrné vyššíteplotě řízeným zahříváním jeho velké hmoty elektricky nebojinak, například přehřátou párou. 10 -

Zařízení 2 obsahuje kryt 30, kterýje rozdělen na jednotlivé komory 27 až 29, kryt 30 jeopatřen vstupem 31 a výstupem 32 pro přerušovaný přívodpřáaětů 3, kterými jsou v tomto případě kartony, uloženéna dopravníku 4, které postupně procházejí komorami 27 až29 v krytu 30.

Komora 27 je opatřena vstupním po-trubím 33 a výstupním potrubím 34 pro horkou tekutinu, na-příklad vzduch pro zahřátí předmětů 3» kdežto komora 28je spojena s potrubím 25 jednotky 1 a je opatřena výstupnímpotrubím 35 pro možný průtok tekutiny, nutné ke sterilizač-nímu postupu.

Komora 29 je opatřena přívodním po-trubím 36, kterým se plní sterilní obsah do sterilizova-ných kartonů. Dále se v komoře 29 nachází neznázorněný pří-stroj pro aseptické uzavření naplněných kartonů před jejichodváděním výstupem 32.

Uvedené zařízení pro sterilizacikartonů plynnou sterilizaění tekutinou s obsahem peroxiduvodíku pracuje následujícím způsobem. V průběhu steriliza-ce, která je znázorněna na obr. 1 se karton přivádí dosterilizaění komory 28, přičemž ventil 20 v potrubí 12je uzavřen, kdežto ventil 19 a nastavitelný ventil 26 jsouotevřeny. Zfiltrovaný vzduch, přiváděný k potrubí 8 sepředehřívá v předehřívači 7 na přibližně 90 °C a je veden 11 potrubím 13 do výměníkového prvku 11, kde se dostává dostyku s povrchem pro výměnu tepla, zahřátým na přibližně400 °C pro zahřátí na požadovanou teplotu odpařování řádu3.60. °C. Takto zahřátý vzduch je odváděn z výměníkovéhoprvku 11 výstupem 10 a je veden potrubím 14 do odpařovacíkomory 17 pro smísení s jemně rozptýleným kapalným peroxi-dem vodíku, přiváděným potrubím 18 k jeho odpaření a vy-tvoření hotové plynné sterilizační tekutiny s obsahem per-oxidu vodíku se stejnoměrnou nebo jen nevýznamně kolísají-cí teplotou, takže jsou zajištěny dobré a stálé podmínkypro sterilizaci. Takto získaná sterilizační tekutina steplotou přibližně 120 °C a obsahem peroxidu vodíku při-bližně 25 g na 1 kg vzduchu se odvádí z odpařovací komory17 a vede potrubím 25 do komory 28 ke sterilizaci kartonů.Pak se sterilizační tekutina kontinuálně odvádí z komory28 výstupním potrubím 35 v průběhu celého sterilizačníhoobdobí. Po úplné sterilizaci, která trvá přibližně 1 se-kundu se, jak je znázorněno na obr. 2, přeruší přívod ka-palného peroxidu vodíku tak, že se uzavře ventil 19 po-trubí 18 a současně se přeruší spojení mezi odpařovací ko-morou 17 a komorou 28 uzavřením nastavitelného ventilu 26v potrubí 25. Ventil 20 v potrubí 12 se otevře, takže vzduchzahřátý na přibližně 90 °C v předehřívači 7 je přiváděn dosterilní filtrační jednotky 23, kde prochází sterilizačnímfiltrem obvyklého typu pro vyloučení mikroorganismů, případ-ně přítomných ve vzduchu. Zfiltrovaný vzduch se pak přivádí 12 pres potrubí 24 a potrubí 25 do komory 28 pro vypuzeníjakéhokoliv zbytku sterilizační tekutiny po sterilizacipřes výstupní potrubí 35· Tento postup trvá přibližně0,5 sekund, načež se sterilizovaný karton 3 po odstraněnízbytků sterilizační tekutiny přemístí dopravníkem 4 do ko-mory 29 pro naplnění sterilním obsahem pomocí přívodníhopotrubí 36, jak je znázorněno na obr. 3· V průběhu tohotopostupu se současně přivádí bezprostředně následující kar-ton, předehřátý v komoře 27 do komory 28 pro sterilizacisvrchu uvedeným způsobem, postup se opakuje tak, že ventil20 v potrubí 12 se uzavře a ventil 19 v potrubí 18 a nasta-vitelný ventil 26 v potrubí 25 se otevřou pro přívod plyn-né sterilizační tekutiny, čerstvě vytvořená v odpařovacíkomoře 7 do komory 28. Pak se postup opět opakuje pro zbý-vající kartony na dopravníku 4, postup je synchronizovánse stérilizací a větráním komory 28 a plněním a uzavřenímv komoře 29 za vzniku aseptických balení, které se postupněodvádějí výstupem 32.

Vzhledem k tomu, že výměníkový prvek11 má velkou tepelnou kapacitu a velkou hmotu, může býtenergie pro jeho zahřívání přiváděna diskontinuálně nebořízena v průběhu celého postupu bez jakéhokoliv rizika ne-žádoucího zchlazení povrchu pro výměnu tepla nebo přílišvelkého zahřátí vzduchu, zůstávajícím ve výměníkovém prvku11, vzhledem k tomu, že povrch pro výměnu tepla bude v pod-statě stále udržován na požadované stejnoměrné teplotě - 13 - teplem, skladovaným ve výměníkovém prvku 11. Tím se za-jistí stálá teplota vzduchu pro odpaření při výstupu zvýměníkového prvku 11, takže je možno přivádět do odpařo-vací komory 17 horký vzduch, do něhož je možno přidávátperoxid vodíku v kapalné formě přerušovaně, vždy za získá-ní požadované plynné sterilizační tekutiny s obsahem per-oxidu vodíku.

Způsob podle vynálezu tedy popisujejednoduché získání plynné sterilizační tekutiny s obsahemperoxidu vodíku se stejnoměrnou nebo jen nepatrně kolísa-jící teplotou při zachování dobrých sterilizačních vlast-ností pro účinnou sterilizaci kartonů nebo jiných přerušo-vaně přiváděných předmětů, aniž by část sterilizačního ma-teriálu přicházela nazmar.

Je zřejmé, že by bylo možno navrhnoutještě řadu modifikaci, rovněž spadajících do oboru vynálezu,takže vynález nemůže být omezen na popsané provedení.

Claims (7)

Pí/ W - ϊο “ - i i i Z) i r > o l-'' => i o í o : cd x?‘ ; o , ζΓ £-' ' — ! | o * # ' . - m i patentové Nároky

1. Způsob výroby plynné sterilizač-ní tekutiny s obsahem peroxidu vodíku s dobrými, stálýmisterilizačními vlastnostmi přerušovaným odpařováním kapal-ného peroxidu vodíku v zahřátém proudu vzduchu, sloužícímjako odpařovací prostředí, vyznačující se tím, že proudvzduchu pro odpařování se zahřeje a udržuje na stálé nebov podstatě stálé vyšší odpařovací teplotě.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačujícíse tím, že se kapalný peroxid vodíku vstřikuje do zahřáté-ho proudu vzduchu v jemně rozptýlené formě.

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vy-značující se tím, že se proud vzduchu pro odpařování za-hřeje na požadovanou teplotu odpařování výměnou tepla vevýměníkovém prvku s velkou hmotou nebo tepelnou kapacitoua velkým povrchem.

4. Způsob podle bodu 3, vyznačují-cí se tím, že se proud vzduchu nechá proudit v přímém sty-ku s povrchem výměníkového prvku.

5. Způsob podle bodu 3 nebo 4, vy-značující se tím, že se výměníkový prvek udržuje na stálé

- 15 - nebo v podstatě stálé zvýšené teplotě řízením přívodutepla elektrickým nebo jiným způsobem, například pomocípřehřáté páry.

6. Způsob podle bodů 1 až 4, vyzna-čující se tím, že proud vzduchu je tvořen vzduchem, konti-nuálně nasávaným z vnějšího prostředí a zfiltrovaným apředehřátým před konečným zahřátím na požadovanou teplotuodpařování.

7· Způsob podle bodů 2 až 6, vyzna-čující se tím, že vstřikování kapalného peroxidu vodíkuse přerušuje v průběhu přerušení odpařování. Zastupuje:

•ZdaňkaKOREJŽOVÁadvokátka 60 693/Ko