CZ20022563A3

CZ20022563A3 - Způsob sterilizace a/nebo pasterizace růstového média a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ20022563A3
Application number: CZ20022563A
Authority: CZ
Inventors: Frans Vandenhove
Original assignee: Frans Vandenhove
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2003-06-18
Also published as: HUP0203779A3; DE60104089D1; PL356419A1; EP1251879B1; JP2004503262A; EA004030B1; CN1400911A; EP1251879A1; US20030099568A1; FR2804327A1; ES2222978T3; CA2396715A1; AU2001233512A1; ATE270117T1; DE60104089T2; WO2001056617A1; EA200200821A1; PL196568B1; HUP0203779A2

Description

Způsob sterilizace a/nebo pasterizace růstového média a zařízeni k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu alespoň částečné sterilizace nebo pasterizace materiálu, zejména organického materiálu, jakým je například růstové médium a živné vrstvy určené zejména pro rostliny a houby, ale i další typy odpadů, například nemocniční odpad, a zařízení určeného k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Houby (kultivované nebo divoké) a některé rostliny, zejména zelenina (například čekanka a rajče) ovoce (například maliny a kiwi) a ovocné stromy, se obvykle pěstují tak, že se umístí na substrát, jakým je například růstové médium nebo živná vrstva, který podpoří jejich růst nebo, v případě semen, jejich vyklíčení. Pro substrát lze použít širokou škálu různých organických materiálů, například rašelinu, zeminu, piliny, slámu, seno, rostlinný odpad (byliny, dřeviny), dřevěné piliny (například odstřižky živého plotu), cereálie (pšenice, žito, proso) apod. Bílé houby se rovněž obvykle pěstují na vrchní vrstvě živného média, jakým je například rašelina. Zpravidla je nezbytné před použitím substrát alespoň částečně sterilizovat nebo zcela pasterizovat, a tím eliminovat škodlivé bakterie, choroboplodné zárodky, mikroby, mikroorganismy, červy a další nežádoucí infekční činidla, která by mohla kontaminovat houby a/nebo rostliny rostoucí

01-1891-02-Ma • · · na daném médiu. Sterilizovaný nebo pasterizovaný substrát je následně třeba ochladit tak, aby mohl být zabalen ve sterilním stavu nebo, v případě hub, osázen.

Pro sterilizaci nebo pasterizaci organických látek je popsána celá řada způsobů a zařízení. Zpravidla je žádoucí udržet nebo dodat při pasterizaci organického materiálu určitý obsah vlhkosti. Jednoduché zařízení je popsáno v patentu US 4 915 606 a zahrnuje umístění růstového média do parní pece. Tento přístup vyžaduje dostatečně dlouhou dobu před sterilizačním procesem pro průnik vlhkosti do jádra libovolně velkých kusů média. Bylo by tedy lepší nejprve větší kusy růstového média nejprve rozlámat a kontinuálně míchat. O to se částečně pokouší zařízení popsané v BE 890 468. Toto zařízení využívá jednoduchého otáčivého bubnu pro převalování a omílání materiálu. Pro dosažení účinnějšího míchání je v patentech GB 2 002 645, DE 43 15 660 a DE 699 387 navrženo přidání vnitřního šneku. Další zlepšení je popsáno v patentu EP 276645, kde je popsán centrálně umístěný šroub a materiál lze vypouštět z vnějšího dutého bubnu změnou směru šneku.

Žádné z výše uvedených zařízení neposkytuje uspokojivou reprodukovatelnost rovnoměrnosti sterilizovaného nebo pasterizovaného růstového média. Není zde tedy garance toho, že malé objemy zpracovaného materiálu budou patřičným způsobem pasterizovány. Alternativní přístup se pokouší o zpracování materiálů uvnitř dlouhé trubice opatřené vnitřním šnekem, která je popsána v patentech EP 931 553, US 5 406 747 nebo JP 4045719. Toto zařízení může zaručit, že materiál bude sledovat předem definovanou dráhu a bude kontinuálně míchán hnacím šnekem. Nevýhodou tohoto přístupu je potřeba velmi dlouhé trubice (nebo trubic) nebo velmi nízký výkon v případě dodržení doby potřebné pro

01-1891-02-Ma • ··

sterilizaci nebo pasterizaci. Taková dlouhá trubice není vhodná pro přeplněné výrobní haly, které často malé nebo střední podniky mají. Jako částečné řešení těchto problémů navrhuje WO 98/48853 použití dvou trubic, které jsou vzájemně spojeny pod určitým úhlem a v místě jejich spoje se nachází komora, která poskytuje materiálu potřebnou dobu zdržení. Toto zařízení je však jako celek stále relativně příliš veliké, vzhledem k malému objemu zádržné komory, a poskytuje tedy nízký výkon. V důsledku velké odkryté vyhřívané plochy dochází k výrazným tepelným ztrátám a následně k nízké tepelné účinnosti.

Cílem vynálezu je řešit výše uvedené problémy jednoduchým a spolehlivým způsobem a bez pomoci zařízení, které je drahé nebo náročné na údržbu, navzdory tomu, že matoucí množství známých neúspěšných řešení neposkytuje žádný jasný návod, kterým směrem by se měl vývoj výhodně ubírat.

Prvním cílem vynálezu je tedy poskytnout jednoduchý, spolehlivý (reprodukovatelný) a účinný (vysoký výtěžek v minimálním čase) způsob získání substrátu, jakým je například růstové médium pro rostliny a houby, které je alespoň částečně sterilizované nebo zcela pasterizované. Sterilizovaný nebo pasterizovaný substrát se následně chladí a sterilně balí nebo se osází.

Druhým cílem vynálezu je poskytnout zařízení pro získání alespoň částečně sterilizovaného nebo pasterizovaného substrátu, jakým je například růstové médium pro rostliny a houby, jehož konstrukce, údržba a použití nejsou ekonomicky náročné. Konkrétně je cílem vynálezu poskytnout zařízení, jehož provedení se zaměřuje na zjednodušení hardware a snížení energie potřebné pro jeho provoz.

01-1891-02-Ma • · 4 4 4 • · 4 • 4 44 • 444

Zjistilo se, že odpovídající pasterizace nejde dosáhnout, pokud se doba zpracování jednotlivých částí růstového média ve stejné vsázce bude vzájemně výrazně lišit. Určilo se, proč komerčně dostupná rotační zařízení trpí tímto problémem a vyvinulo se řešení, které se následně extenzívně testovalo. Provedení tohoto komerčního zařízení je takový, že některé části materiálu, které mají být zpracovány, jsou podrobeny různé úrovni pasterizace nebo sterilizace, například kratší době pasterizace než ostatní části. Důsledkem toho je potom nekompletní pasterizace těchto částí a horší kvalita (nehomogenita) zpracovaného materiálu.

Podstata vynálezu

V prvním aspektu vynález poskytuje diskontinuální neboli vsázkový způsob homogenní a alespoň částečné sterilizace nebo homogenní a kompletní pasterizace substrátů, přičemž:

- v prvním kroku se substrát zavede do duté nádoby, která je opatřena prostředky pro alespoň částečnou sterilizaci nebo pasterizaci substrátu;

- ve druhém kroku se dutá nádoba otáčí a do substrátu se dodává tepelná energie, přičemž během otáčení nádoby je substrát dopravován směrem ke konci nádoby v prvním směru válcovitou sekcí umístěnou uvnitř duté nádoby, přičemž tato válcovitá sekce má první a druhý konec;

- ve třetím kroku se substrát vypustí z druhého konce válcovité sekce do otáčející se duté nádoby a je dopravován druhým směrem, který je opačný ke směru prvnímu, až k

01-1891-02-Ma • ·· · • ··

prvnímu konci válcovité sekce, přičemž substrát dopravovaný v prvním směru je od substrátu transportovaného ve druhém směru stěnou válcovité sekce; a druhý a třetí krok se opakují až do okamžiku dosažení homogenní a alespoň částečné sterilizace nebo homogenní a kompletní pasterizace uvedeného substrátu.

Výhodně se substrát zavede koncem duté nádoby, který přiléhá k prvnímu konci válcovité sekce. Tekutina pro zvlhčení uvedeného substrátu může být případně zaváděna do substrátu nebo společně se substrátem, který je zaváděn do uvedené nádoby. Dutá nádoba může být během procesu uzavřena, což umožní její natlakování. Zpracovaný substrát je, výhodně následně po vnitřním nebo vnějším chlazení, vypuštěn ze zařízení za účelem jeho následného balení ve sterilním stavu, nebo v případě, že je substrátem houbové růstové médium, potom za účelem jeho osázení ve sterilní komoře. U výhodného provedení způsobu podle vynálezu lze sterilizované nebo pasterizované houbové růstové médium osázet uvnitř zařízení, a to po jeho ochlazení a před vypuštěním ze zařízení.

U prvního výhodného provedení způsobu podle vynálezu je doprava v prvním a druhém směru soustředná a výhodně koaxiální s osou otáčení nádoby. U dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu má první konec trubicové sekce otvor pro zavádění substrátu do transportního zařízení uvnitř trubicové sekce, a tedy pro přepravu do trubicové sekce. Tento otvor může být opatřen horní sekcí a žlabem, který částečně obklopuje transportní zařízení. Žlab a trubicová sekce jsou výhodně souosé. Délka otvoru nad žlabem, vzhledem k délce trubicové sekce, je taková, že umožní dosáhnout homogenní pasterizace. Délka tohoto otvoru

01-1891-02-Ma ·♦»· *

• ·· definuje snadnost přístupu do trubicové sekce a může tedy určit dobu setrvání v trubicové sekci a/nebo v duté nádobě.

V závislosti na požadované pasterizační teplotě a případně na hodnotě, při které se způsob podle vynálezu provádí, se druhý a třetí krok způsobu podle vynálezu výhodně provádí při tlaku, který je o něco vyšší než atmosférický tlak. Jednoduchým způsobem, jak tohoto dosáhnout, je zavedení zvlhčující tekutiny do duté nádoby, která se před zahříváním uzavře, a pára vznikající zahříváním kapaliny následně natlakuje nádobu. Nicméně ve snaze ušetřit čas je výhodné zavádět zvlhčující tekutinu již ohřátou na vysokou teplotu, čímž se zkrátí teplota ohřevu na začátku, a tak se zkrátí celkový zpracovatelský čas. Například pokud se použije voda, potom lze do nádoby na začátku zavést vroucí vodu.

U výhodného provedení způsobu podle vynálezu je trubicová sekce výhodně koaxiální s osou otáčení nádoby a trubicová sekce v sobě zahrnuje transportní zařízení, například dopravní šnek. V kontextu přihlášky vynálezu znamená výraz „trubicová sekce libovolné potrubí, bez ohledu na tvar jeho průřezu (trojúhelníkový, čtvercový, obdélníkový, pentagonální, hexagonální, kruhový, oválný, eliptický, polygonální nebo libovolný další tvar). Pokud je to žádoucí, může být stěna trubicové sekce perforována za předpokladu, že počet a/nebo velikost otvorů nebude interferovat s primární funkcí sekce, kterou je oddělení materiálu proudícího v prvním a druhém směru, tj. otvory by například neměly umožnit výraznější míšení materiálů proudících v jednotlivých směrech. Trubicová sekce má výhodně takový průřez, který zabrání ulpívání a usazování materiálu v trubicové sekci, a tedy jejímu ucpání. Trubicová sekce může mít průřez s ostrými hranami nebo ·♦♦· ·· · 4

4··

01-1891-02-Ma drážkami na vnitřní straně stěny, které brání ulpívání (ne cirkulaci) substrátu v trubicové sekci.

Transportním zařízením v trubicové sekci je výhodně takové zařízení, jehož dopravní směr lze měnit, například dopravní šnek. Rychlost otáčení duté nádoby na jedné straně a rychlost otáčení transportního zařízení v trubicové sekci na straně druhé, mohou být stejné nebo různé, ale výhodně jsou obě regulovatelné. Stejně tak lze měnit dopravní rychlost transportního zařízení uvnitř trubicové sekce během zpracování, a jakmile je obsluha přístroje spokojena s dosaženou homogenitou, potom lze dopravu okamžitě zastavit. Nicméně frekvence otáčení (vyjádřená jako min^-1) nádoby je nejčastěji nastavena tak, že je nižší než frekvence otáčení transportního zařízení. Frekvence otáčení nádoby se může pohybovat v rozmezí od 0,5 min^-1 do přibližně 5 min^-1 a frekvence otáčení transportního zařízení může dosahovat přibližně až 100 min^-1, a to v závislosti na různých faktorech, jako je například jejich průměr. Prostředky pro alespoň částečnou sterilizaci nebo pasterizaci substrátu jsou výhodně zapouzdřeny v části zařízení, takže alespoň částečná sterilizace nebo pasterizace začíná alespoň během třetího kroku způsobu podle vynálezu a výhodně ve druhém kroku. Tohoto je pohodlně dosaženo použitím zařízení pro udržení sterilizační nebo pasterizační teploty, které se umístí na vnitřní stěnu duté nádoby a/nebo na samotnou trubicovou sekci nebo do trubicové sekce, způsobem, který bude podrobněji popsán níže. Nicméně lze použít i další opatření, jakým je například vstřikování páry.

Geometrické rozměry, zejména podélný a příčný rozměr, například délka a průměr v případě duté nádoby nebo šířka různých součástí zařízení, a frekvence otáčení nádoby a v

01-1891-02-Ma • ·* ♦ ·♦· • · · ♦ · · • · · ♦ · · · • · · • · · ♦ · · ní umístěného transportního zařízení se výhodně zvolí tak, aby doba, po kterou je každá frakce substrátu účinně podrobena sterilizačním nebo pasterizačním podmínkám, byla v každé části zařízení v celém průběhu zpracování stejná a dosáhlo se tak homogenní kvality finálního produktu.

V kontextu přihlášky vynálezu znamená výraz „zvlhčovači tekutina plynnou nebo výhodně kapalnou tekutinu, kterou lze smísit se substrátem a tím, že je homogenně promísená se substrátem, může tato tekutina tvořit médium, které lze zcela pasterizovat nebo alespoň částečně sterilizovat. Tekutinou může být například voda o teplotě přibližně 5 °C až přibližně 95 °C nebo pára. Kvalita zvlhčovači tekutiny je určena povahou substrátu (která je výrazně odlišná v případě různých růstových médií), obsahem vlhkosti v substrátu před jeho zavedením do uzavřeného rotačního zařízení a strukturou vyžadovanou pro snadný transport zvlhčeného substrátu uvnitř zařízení. Kvalita zaváděné zvlhčující tekutiny je výhodně taková, že podíl suchého materiálu v uzavřeném rotačním zařízení odpovídá přibližně 20 % hmotn. až 60 % hmotn. , takže hmotnostní poměr vody ku substrátu se pohybuje přibližně od 2:3 do 4:1. V závislosti na povaze substrátu, který má být způsobem podle vynálezu zpracován, není vždy nezbytné použít podmínky úplné sterilizace.

Podle druhého zařízení pro alespoň substrátu, jakým je nebo houby, přičemž dutou nádobu, která otáčení, například kolem horizontální osy, přičemž aspektu vynálezu vynález poskytuje částečnou sterilizaci nebo pasterizaci například růstové médium pro rostliny toto zařízení zahrnuje:

se může otáčet kolem osy horizontální nebo kvazitato nádoba je opatřena

01-1891-02-Ma • 0 ··»· φ

00 prostředkem pro alespoň částečnou sterilizaci nebo úplnou pasterizaci substrátu;

- otvor pro zavádění substrátu do nádoby (například z násypky nebo konvenčního transportního systému);

- transportní zařízení pro transport substrátu a jeho rozšíření do v podstatě celého vnitřního prostoru duté nádoby; a

- trubicovou sekci obklopující transportní zařízení v alespoň v úseku podstatné části jeho délky, která je určena pro separaci transportu substrátu směrem k jednomu konci nádoby v prvním směru pomocí transportního zařízení od transportu substrátu uvnitř duté nádoby v protilehlém směru k prvnímu směru.

nádoby. Nádoba má substrátu po jeho

Výrazem „podstatná se rozumí alespoň 25 %, výhodně 30 % nebo výhodněji například 50 %. Nádoba může být dále vybavena prostředky pro zavádění zvlhčující tekutiny do výhodně prostředek pro vypouštění zpracování. Nádoba může být během zpracování uzavřena, například pomocí ventilu, který se nachází na jednom konci nádoby (výhodně stejný konec, na kterém probíhá plnění), pro zavádění substrátu do nádoby a/nebo vypouštění pasterizovaného nebo sterilizovaného substrátu z nádoby.

Z důvodu účinnosti jsou trubicová sekce a dutá nádoba podlouhlé a například válcovité nebo kvaziválcovité, paralelně trubicovité nebo kvaziparalelně trubicovité a způsob podle vynálezu se výhodně provádí za podmínek, kdy je osa otáčení nádoby v podstatě horizontální nebo svírá s vodorovnou podložkou úhel menší než 25°, takže má například 5° nebo 10° klesání směrem k prvnímu konci trubicové sekce.

01-1891-02-Ma

Jak již bylo naznačeno v souvislosti s prvním aspektem vynálezu, separační příčka výše uvedeného zařízení má formu trubicové sekce, jakou je například trubicový průchod, mající podélnou osu paralelní nebo koaxiální s osou otáčení nádoby a separující transportní zónu pro transport substrátu uvnitř trubicového průchodu na straně jedné a transport substrátu v transportní zóně, která se nachází vně trubicového průchodu v opačném směru mezi trubicovým průchodem a vnitřní stěnou nádoby, na straně druhé.

Prostředek pro zavádění zvlhčující tekutiny má výhodně formu jednoduché vstupní trubice pro zavádění tekutiny do vnitřního prostoru nádoby, například trubice nacházející se na konci nádoby, naproti prostředku pro zavádění a vypouštění substrátu. Prostředek pro alespoň částečnou sterilizaci nebo kompletní pasterizaci substrátu může mít například formu alespoň jednoho pláště umístěného na stěně nádoby a určeného pro cirkulaci horké tekutiny, například páry nebo vody, jejichž teplota se udržuje například přibližně od 60 °C do 140 °C. Stejný prostředek lze po sterilizaci nebo pasterizaci substrátu použít k ochlazení sterilizovaného nebo pasterizovaného substrátu, přičemž v tomto případě v plášti koluje studená tekutina, například voda o teplotě přibližně 5 °C až 30 °C (v závislosti na místních klimatických podmínkách), po dobu nezbytnou pro ochlazení substrátu na teplotu slučitelnou se sterilním balením nebo, v případě substrátu tvořícího houbové růstové médium, na teplotu vhodnou pro osázení substrátu.

U výhodného provedení vynálezu prochází transportní zařízení otvorem v konci nádoby. Reverzi transportního zařízení lze zpracovaný substrát odvádět tímto otvorem z nádoby. U další varianty vynálezu může být trubicová sekce definovaná trubicovou dělící stěnou opatřena prostředky pro

01-1891-02-Ma

0

0 · 0 ♦« «

·»*♦

000 «00

« *

sterilizaci nebo pasterizaci zvlhčeného substrátu, například pláštěm obklopujícím uvedenou trubicovou sekci v úseku představujícím podstatnou část délky trubicové sekce, ve kterém cirkuluje horká tekutina, výše definovaným způsobem. Tento prostředek zvětšuje povrchovou kontaktní plochu, a tak následně zvyšuje přenos tepla mezi substrátem, který má být sterilizován nebo pasterizován, a horkou tekutinou, čímž se zvyšuje účinnost celého provozu. Plášť z cirkulující horkou tekutinou, který obklopuje trubicovou sekci, může v případě nutnosti komunikovat s pláštěm na stěně nádoby pro sterilizaci nebo pasterizaci zvlhčeného substrátu nebo může tento plášť dokonce nahrazovat.

U zařízení podle vynálezu může být transportním zařízením dopravní šnek nebo spirálový dopravník. Transportní zařízení je u zařízení podle vynálezu výhodně vybaveno reverzibilním hnacím prostředkem, jakým je například motor, například reverzibilní elektrický nebo hydraulický motor.

Vynález může rovněž poskytovat diskontinuální, neboli vsázkový, způsob homogenní a alespoň částečné sterilizace nebo homogenní a kompletní pasterizace substrátu, při kterém se:

- v prvním kroku substrát zavede do duté nádoby, která je vybavena prostředky pro alespoň částečnou sterilizaci nebo pasterizaci substrátu;

- ve druhém kroku substrát dopraví ke konci nádoby v prvním směru skrze trubicovou sekci umístěnou uvnitř duté nádoby, přičemž trubicová sekce má první a druhý konec;

01-1891-02-Ma * * · φ φφ ·♦ ·« Φ 4 φ • · » · <

• · · · · φ • Φ « Φ φ ·*Φ ΦΦΦ ΦΦ φφφφ

- ve třetím kroku substrát vypustí z druhého konce trubicové sekce do duté nádoby a transportuje ve druhém směru, který je protilehlý k prvnímu směru, dutou nádobou k prvnímu konci trubicové sekce, přičemž substrát dopravovaný v prvním směru je od substrátu dopravovaného ve druhém směru oddělen stěnou trubicové sekce; a

- druhý a třetí krok opakují až do okamžiku, kdy se získá homogenní a alespoň částečně sterilizovaný nebo homogenní a zcela pasterizovaný substrát. Proudění materiálu prvním a druhým směrem je výhodně soustředné. Substrát je výhodně dispergován a distribuován uvnitř nádoby ve druhém směru, například převalováním a omíláním nebo aktivní distribucí.

Vynález může rovněž poskytovat zařízení pro alespoň částečnou sterilizaci nebo pasterizací substrátu, jakým je růstové médium pro rostliny nebo houby, přičemž toto zařízení zahrnuje:

dutou nádobu opatřenou prostředky pro alespoň částečnou sterilizaci nebo úplnou pasterizaci substrátu;

- otvor pro zavádění substrátu do nádoby (například z násypky nebo z konvenčního transportního systému);

- transportní zařízení pro transport substrátu a pro jeho rozšiřování po podstatné části vnitřního prostoru duté nádoby; a trubicovou dělící příčku obklopující transportní zařízení v úseku alespoň podstatné části délky transportního zařízení, přičemž trubicová dělící příčka definuje první transportní zónu uvnitř trubicové dělící příčky a druhou transportní zónu mezi trubicovou dělící příčkou a

01-1891-02-Ma • 4 ·' • · ·*.«

vnitřní stěnou duté nádoby a trubicová dělící příčka je uzpůsobena pro separaci transportu substrátu transportním zařízením směrem k jednomu konci nádoby v prvním směru od transportu substrátu vnitřním prostorem duté nádoby ve směru protilehlém k prvnímu směru. Proudění materiálu ve druhém směru je výhodně soustředné s prouděním materiálu v prvním směru. Distribuce substrátu dopraveného ve druhém směru je výhodně zajištěna například otáčením nádoby, které způsobuje převalování a omílání substrátu, nebo aktivními distribučními prostředky.

Vynález bude nyní popsán s odkazy na doprovodné obrázky, které zobrazují pouze příkladná provedení vynálezu a nikterak neomezují rozsah vynálezu.

Stručný popis obrázků

Obr. 1 znázorňuje částečně v řezu bokorysný pohled na zařízení podle jednoho provedení vynálezu.

Obr. 2a, 2b, 2c a 2d znázorňují řezy jednotlivými částmi nádoby znázorněné na obr. 1, například žlabem a trubicovou sekcí.

Obr. 3 znázorňuje další provedení vynálezu.

Vynález bude popsán s odkazem na konkrétní provedení znázorněná na přiložených obrázcích, která představují příkladná provedení a neomezují rozsah vynálezu vymezený patentovými nároky. Vynález bude prezentován na pasterizaci růstového média pro houby, nicméně do rozsahu vynálezu spadá i sterilizace odpadů, například nemocničního odpadu.

01-1891-02-Ma

Zařízení pro částečnou sterilizaci nebo pasterizaci podle jednoho provedení vynálezu bude popsáno s odkazem na obr. 1. Toto zařízení zahrnuje dutou, například válcovitou, nádobu la, která se otáčí okolo v podstatě horizontální nebo nakloněné osy otáčení. Může být otáčena dvěma páry hnacích kol 15a a 15b, která jsou fixována k příslušným podpěrám 18a a 18b. Nádoba la má na jednom konci systém, který výhodně zahrnuje uzavřený první ventil _5 pro zavádění materiálu, který má být sterilizován nebo pasterizován (ze skladovacího a/nebo dopravního systému, například z násypky, která na obr. 1 není znázorněna) . Uzávěr mezi plnícím systémem a nádobou la může poskytovat rotační uzávěr 8. Téměř celou délkou nádoby la a celou délkou zmíněného plnícího systému probíhá transportní zařízení, jakým je například Archimédův šnek 2 nebo spirálový dopravník, který se nachází pod ventilem 5, a fixní prostředky, například kužel 19 a uzavřené ložisko 9b fixované k uvedenému kuželu, brání jeho současnému otáčení společně s nádobou la. Toto transportní zařízení řídí a reguluje dopravu materiálu. Uzavřené ložisko 9b udržuje Archimédův šnek 2 v předem dané poloze a umožňuje jakoukoliv diferenční expanzi mezi součástkami. Konec Archimédova šneku 2, který se nachází na stejném konci jako plnící systém, je poháněn reverzibilním hydraulickým nebo elektrickým motorem J_. Uzávěrem mezi plnícím systémem a hřídelí poháněnou motorem Ί_ je rotační uzávěr 9a s ložiskem. Válcový žlab 3_, který je koaxiální s Archimédovým šnekem 2 a má o něco větší poloměr než Archimédův šnek 2, přejímá materiál, který má být sterilizován nebo pasterizován, od plnícího systému. Žlab 2 3^e připevněn ke kostře 14 fixačními prostředky 20. Trubicový průchod 4. je fixován k nádobě la fixačními prostředky 21a a 21b, je koaxiální s Archimédovým šnekem 2 a jeho poloměr je alespoň

01-1891-02-Ma ♦ · · · stejně velký jako poloměr žlabu 3. Trubicový průchod £ probíhá podstatnou částí délky nádoby la a může mírně přesahovat za konec žlabu _3. Žlab 3. má otevřenou horní část a délka této otevřené části je výhodně menší než délka trubicového průchodu.

například horkého oleje, materiálu, který odolává závislosti který se zvolí v kvalitě cirkulující

Stěna nádoby la může být dále opatřena pláštěm lb pro cirkulaci vody nebo páry nebo další výhřevné tekutiny, Plášť je výhodně vyroben z korozi na složení, teplotě i tekutiny. Plášť lb má vstup 11, který je například propojen se zásobou vody, a výstup 12, který se nachází na stejném konci nebo na druhém konci nádoby la. Zpravidla jsou umístěny na opačném konci, než kterým se zavádí materiál určený pro sterilizaci nebo pasterizaci. Uzávěr mezi cirkulací tekutiny/vstřikovacím systémem (10, 11, 12) a nádobou la zprostředkovává rotační uzávěr 13, který je vyroben z materiálu schopného dlouhodobě odolávat teplotě cirkulační tekutiny. Vhodné materiály zahrnují přírodní kaučuk, butylkaučuk, polytetrafluorethylen (například teflon), bronz nebo keramiku. Zařízení podle vynálezu dále zahrnuje trubici 10 pro zavádění tekutiny do vnitřního prostoru nádoby la, přičemž uvedená trubice 10 se nachází na opačném konci nádoby la, než jakým se zavádí materiál určený pro sterilizaci nebo pasterizaci, tj . v blízkosti vstupu 11 a výstupu 12 pro cirkulační výhřevnou tekutinu. Konečně obr. 1 ukazuje dva páry siloměrů 16a a 16b pro vážení vody a růstového média, které má být v nádobě ošetřeno. Vynález je sice popsán s odkazem na tepelný plášť lb, nicméně ohřev lze zajistit i jinými způsoby, například vstřikováním páry, pomocí infračervených radiátorů nebo

01-1891-02-Ma · · · přímým elektrickým vytápěním za použití topných prvků přichycených ke stěně nádoby.

Archimédův šnek 2 se otáčí uvnitř trubicového průchodu 4_, který se sám otáčí současně s nádobou la, zatímco žlab 3 zůstává stacionární. Trubicový průchod £ je definován stěnou, která představuje separátor mezi zónou dopravy směrem dopředu (uvnitř průchodu) a zónou dopravy směrem dozadu (vně průchodu) mezi stěnou průchodu a vnitřní stěnou pláště lb pro cirkulaci vody. Stěna definující trubicovou sekci může být plná nebo perforovaná. Nicméně pokud je perforovaná, potom by výhodně počet a/nebo velikost otvorů neměly interferovat s primární funkcí této stěny, tj . se separací proudů materiálů proudících směrem dopředu a směrem dozadu, a otvory by například neměly umožnit výraznější míšení obou proudů. Otvory by měly být výhodně dostatečně malé, aby materiál neunikal z trubicového průchodu do nádoby, dokud nedosáhne konce trubicového průchodu 4_. Detailní řezy trubicovou sekcí a žlabem jsou znázorněny na obr. 2a, 2b a 2c. Jak ukazuje obr. 2b, řez válcovou sekcí může být opatřen žebry nebo i jinými tvary, které chrání Archimédův šnek 2 v trubicové sekci před ucpáním.

Uzavřený druhý ventil 6 v blízkosti uzavřeného prvního ventilu 5 plnícího Archimédovým šnekem systému, který se nachází pod 2, se používá pro vypouštění sterilizovaného nebo pasterizovaného materiálu z nádoby potom, co se tento materiál ochladí na teplotu okolí, přičemž vypouštění se realizuje změnou směru otáčení Archimédova šneku. Materiál lze vypouštět do sterilního obalu 17, ze kterého jej může transportní systém (na obr. 1 není znázorněn) dopravovat do balícího zařízení, jakým je například balící stroj . Rotační uzávěr 8^, první ventil _5,

01-1891-02-Ma • ·♦ · • · · • · · · · · druhý ventil 6 a žlab 2 mohou být nedílnou součástí zařízení. U variant tohoto provedení, které nejsou na obr. 1 znázorněny, se může vstupní trubice 10 pro horkou tekutinu nacházet v jiných pozicích, například mezi prvním ventilem _5 a druhým ventilem j5.

Zařízení pracuje následujícím způsobem: v prvním kroku se zvlhčovači tekutina, například horká voda, jejíž kvantita a teplota se stanoví předem, v závislosti na povaze materiálu, který má být zpracován, a obsahu vlhkosti v tomto materiálu, zavádí do nádoby la pomocí trubice 10 a přírůstek hmotnosti se určuje pomocí páru siloměrů 16a a 16b. Během této doby se horká voda nebo, kde je to možné, pára, horký olej nebo jiná horká tekutina, zavede vstupem 11 do pláště lb, kterým cirkuluje až k výstupu 12. Ve druhém kroku se pevný materiál, který má být alespoň částečně sterilizován nebo pasterizován, například růstové médium pro rostliny nebo houby, zavede do nádoby la přes první ventil _5 pomocí transportního systému (na obr. 1 není znázorněn). Ve stejném okamžiku začne motor 7_ pohánět Archimédův šnek 2. v takovém směru otáčení, že se materiál dopravuje z oblasti zavedení do nádoby směrem ke vzdálenějšímu konci nádoby. Otáčení šneku zachycuje a dopravuje materiál, který byl právě zaveden do nádoby, směrem ke žlabu 3_ a skrz tento žlab následně do trubicového průchodu 4. a skrz tento trubicový průchod. Na vzdáleném konci trubicového průchodu £, v blízkosti vstupní trubice 10, je materiál vypouštěn do prázdného prostoru nádoby. Následně je materiál nucen sledovat opačnou dráhu, tj . je dopravován směrem zpět, podstatnou částí prstencového prostoru mezi trubicovým průchodem £ a stěnou pláště lb, v důsledku otáčení stěny pláště lb. Vnitřní stěna duté nádoby může být opatřena dalším transportním zařízením, například

01-1891-02-Ma

spirálovými šikmými lopatkami 22, které napomáhá ve zmíněném zpětném pohybu. Pohyb v reverzním směru se výhodně provádí kontrolovaným a regulovaným způsobem. Toto druhé transportní zařízení by mělo výhodně umožnit převalování a omílání materiálu. Jakmile materiál dosáhne prvního konce nádoby la, dostává se horním otvorem do žlabu 2· Tomuto vstupu mohou asistovat pomocné prostředky, jakými jsou například lopatky 23, schématicky znázorněné na obr. 2d. V prstencovém prostoru mezi trubicovým průchodem a vnitřní stěnou nádoby, který lze označit jako „zónu zpětného transportu, se teplota zvlhčeného pevného materiálu mění tak, aby dosáhla hodnoty vhodné pro sterilizaci nebo pasterizaci horké vody, páry, oleje nebo další horké tekutiny cirkulující v plášti lb, nebo pokud již zvlhčený pevný materiál této teploty dosáhl dříve, potom se tato teplota pouze udržuje. V cílovém místě tohoto transportního směru padá vracející se materiál, který je sterilizován nebo pasterizován, v důsledku otáčení nádoby la do žlabu 3, kde jej Archimédův šnek j? opět dopravuje dopředu, čímž dochází k recyklaci materiálu. Tímto způsobem se pevný materiál v nádobě la konstantně a kompletně promísí, zejména tím, že padá do žlabu _3 a zde je zachycen Archimédovým šnekem 2 a dopravován vnitřní částí trubicového průchodu 4_ směrem dopředu, a současně se podrobuje sterilizaci nebo pasterizaci při předem zvolené teplotě a po předem zvolenou dobu. Materiál se transportuje v trubicovém průchodu v prvním kroku a následně se vrací propadáváním na start trubicového průchodu, nicméně materiál nemůže propadnout do trubicové sekce a nemůže si tak zkrátit svou dráhu. Tato kombinace poskytuje rovnoměrnou sterilizaci a pasterizaci, protože veškerý materiál je nucen absolvovat stejnou dráhu. Nicméně malý

01-1891-02-Ma to · rozměr nádoby umožňuje účinné využití celého objemu a udržení vyhřívané povrchové plochy na minimu.

V závislosti na povaze ošetřovaného pevného materiálu se v okamžiku, kdy je sterilizace nebo pasterizace považována za dostatečnou, horká tekutina cirkulující v plášti lb nahradí tekutinou studenou a, pokud je to potřeba, potom nádoba la pokračuje v otáčení. To ochladí sterilizovaný nebo pasterizovaný materiál před jeho vypuštěním nebo, v případě houbového růstového média, před jeho osázením obvyklým množstvím podhoubí, které představuje přibližně 0,5 % hmotn. až 5 % hmotn. růstového média. Jedním aspektem vynálezu je chladící krok prováděný v uzavřené nádobě la, kterým je sterilní chladící krok.

Motor 7 následně změní šneku 2, s cílem transportovat zovaný a chlazený materiál obalu 17 přes druhý ventil 6. provozu Archimédova šneku 2_ materiál z nádoby vypustí.

směr otáčení Archimédova sterilizovaný nebo pasterize žlabu 3_ do sterilního V důsledku otáčení nádoby a v opačném směru se veškerý

Alternativou k právě vysvětlenému provedení je provedení, kdy se substrát, který má být sterilizován nebo pasterizován, zvlhčí ještě před zavedením do nádoby la přes první ventil .5 nebo se zvlhčí mezi prvním ventilem 5 a druhým ventilem 6. V tomto případě je vstupní trubice 10 nepotřebná a může být vynechána.

Vynález byl sice demonstrován na výše uvedených příkladných provedeních, nicméně je třeba poznamenat, že tato provedení jsou pouze výhodná a, jako taková, neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky. Jednou z možných modifikací je

01-1891-02-Ma

4« 44 » · *

4 4 natlakování nádoby během zpracování, například zavedením natlakovaného vzduchu nebo uzavřením nádoby během zahřívání, při kterém se automaticky zvýší tlak.

Další příkladné provedení vynálezu je znázorněno na obr. 3. Vzhledem k tomu, že předchozí text poskytl podrobný popis jednoho provedení vynálezu, budou u následujícího provedení popsány pouze podstatné znaky. Zařízení obsahuje dutou nádobu mající vnější stěnu 31, která může být tvořena dvouvrstvou strukturou (31a a 31b) . Prostor mezi těmito vrstvami 31a a 31b lze použít pro cirkulaci topných nebo chladících tekutin. Mohou zde být přítomny vhodné trubice, čerpadla a topná tělesa. Ve středu nádoby je umístěna vertikální trubicová sekce 34, která rozděluje nádobu na dvě části, tj. vnější transportní zónu mezi trubicovou sekcí 34 a vrstvou 31b vnější stěny 31 nádoby a vnitřní transportní zónu, která se nachází uvnitř trubicové sekce 34 . V trubicové sekci 34 je umístěno transportní zařízení, například šnek 32 . Šnek 32 dopravuje substrát ze dna nádoby k výstupnímu bodu, který se nachází v blízkosti horního okraje nádoby. Trubicovou sekci 34 lze samostatně vyhřívat, například elektrickými topnými prvky nebo prouděním ohřátých tekutin ve stěně válcovité sekce. Substrát lze zavádět prvním ventilem 35 umístěným v horním víku nádoby.

V trubicové sekci 34 je substrát do určité míry stlačen. Pro desintegraci substrátu a lepší pasterizaci je horní část trubicové sekce 34 opatřena distributorem 33. Distributor 33 obsahuje množinu lopatek 37, uspořádaných radiálně, které se díky pohonu motoru otáčejí. Tyto lopatky 37 narážejí do padajícího substrátu, desintegrují jej a směrují proti vnější stěně 31 nádoby. Toto poskytuje

01-1891-02-Ma podobný účinek jako převalování substrátu mezi trubicovým průchodem £ a vnitřní stěnou nádoby la u prvního provedení.

Substrát padá na dno nádoby a opět se vrací do trubicové sekce. Dno nádoby může být vybaveno dalším transportním zařízením (není znázorněno) pro dopravu substrátu z okrajových částí dna nádoby ke středu.

Po pasterizaci lze do prostoru mezi vrstvami 31a a 31b vnější stěny 31 nádoby, a případně do stěn trubicové sekce, zavést chladící médium pro sterilní ochlazení substrátu.

Nádobu lze vyprázdnit otevřením druhého ventilu 36 umístěného ve dně nádoby a výhodně ve středu dna nádoby. Odvádění zpracovaného substrátu z nádoby lze podpořit změnou směru otáčení šneku 32 . Dno nádoby se může zpravidla směrem ke středu svažovat a vytvářet tak trychtýř, který rovněž napomáhá odvádění substrátu.

Claims

1. Diskontinuální neboli vsázkový způsob alespoň částečné sterilizace nebo homogenní a kompletní pasterizace substrátu, vyznačený tím, že se:

- druhý a třetí krok opakují až do okamžiku, kdy se získá homogenní a alespoň částečně sterilizovaný nebo homogenní a zcela pasterizovaný substrát.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se druhý krok realizuje dopravou substrátu v prvním směru vnitřkem trubicové sekce pomocí transportního zařízení umístěného v podstatě uvnitř trubicové sekce.

• · ·

0 «00

0 0 0 0··· • · 0 • 0 *

00 0 0

01-1891-02-Ma i ií .

• · ·»·· * · · ·« ·

3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že se substrát vypustí z nádoby změnou směru transportního zařízení.

4 . Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vy — značený tím, že se během přepravy ve druhém směru substrát převaluje a omílá. 5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vy-

značený tím, že homogenně zcela pasterizovaný nebo alespoň částečně sterilizovaný substrát je podroben chladícímu kroku v nádobě.

6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dále zahrnuje krok zavádění tekutiny pro zvlhčení substrátu.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že se množství zvlhčující tekutiny zaváděné v prvním kroku zvolí tak, že koncentrace suchého materiálu v uzavřeném rotačním stroji představuje 20 % hmotn. až 60 % hmotn.

8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dutá nádoba je během sterilizace nebo pasterizace uzavřena.

• · * • 9

01-1891-02-Ma

9 9 9

9999 · tt některého z předcházejících nároků, tím, že substrátem je organický ··

9 9 9 9 • ····· • tt · tt · «

9. Způsob podle vyznačený materiál.

10. Způsob podle nároku 9, v y z nace n ý tím, že substrátem je růstové nebo živné médium. 11. Způsob podle nároku 10, v y z n a č e n ý tím , že růstové médium se po ochlazení a před

vypuštěním z nádoby uvnitř nádoby osází.

12. Zařízení pro alespoň částečnou sterilizaci nebo pasterizaci substrátu, vyznačené tím, že zahrnuj e:

- dutou nádobu, která se může otáčet kolem rotační osy a je opatřena prostředky pro alespoň částečnou sterilizaci nebo úplnou pasterizaci substrátu;

- otvor pro zavádění substrátu do nádoby;

- první transportní zařízení pro transport substrátu a pro jeho rozšiřování po podstatné části vnitřního prostoru duté nádoby; a trubicovou dělící příčku obklopující první transportní zařízení a mající stěnu pro separaci transportu substrátu transportním zařízením směrem k jednomu konci nádoby v prvním směru od transportu substrátu vnitřním prostorem duté nádoby ve směru protilehlém k prvnímu směru.

··

01-1891-02-Ma • ·999 9 • · • 9 9 • ···· • ···

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačené tím, že trubicová dělící příčka obklopuje první transportní zařízení v úseku představujícím alespoň většinu délky prvního transportního zařízení.

14. Zařízení podle nároku 12 nebo 13, vyznačené tím, že obsahuje prostředek pro zavádění zvlhčující tekutiny do nádoby.

15. Zařízení podle některého z nároků 12 až 14, vyznačené tím, že dále zahrnuje prostředky pro vypouštění substrátu z nádoby.

16. Zařízení podle nároku 15, vyznačené tím, že prostředky pro vypouštění substrátu zahrnují reverzní pohon prvního transportního zařízení.

17. Zařízení podle některého z nároků 12 až 16, vyznačené tím, že nádoba je opatřena prostředkem pro uzavření během zpracování.

18. Zařízení podle některého z nároků 12 až 17, vyznačené tím, že trubicová dělící příčka a dutá nádoba jsou podlouhlé, válcové nebo kvaziválcové, paralelně trubkovité nebo kvaziparalelně trubkovité.

• 0 • 0 0 0 0

01-1891-02-Ma • 0 • 0 <i 0 *00 0 · •00· 00 ·· 0000*00 0 • 000 0000 • 00 0 «« _M

19. Zařízení podle některého z nároků 12 až 18, vyznačené tím, že trubkovitá dělící příčka obsahuje prostředek pro zabránění substrátu v usazovaní uvnitř trubkovité dělící příčky.

20. Zařízení podle některého z nároků 12 až 19, vyznačené tím, že osa otáčení nádoby je v podstatě horizontální nebo má sklon menší než 25° a výhodně menší než 10⁰.

21. Zařízení podle některého z nároků 12 až 20, vyznačené tím, že prostředky pro sterilizaci nebo pasterizaci substrátu zahrnují plášť pro cirkulaci tekutiny okolo trubicové dělící příčky a/nebo obal pro cirkulaci tekutiny na stěně nádoby.

22. Zařízení podle některého z nároků 12 až 21, vyznačené tím, že prvním transportním zařízením je šnekový spirálový dopravník.

23. Zařízení podle některého z nároků 12 až 22, vyznačené tím, že dále obsahuje druhé transportní zařízení pro transport substrátu ve druhém směru.

24. Zařízení podle nároku 23, vyznačené tím, že druhé transportní zařízení je uzpůsobeno tak, že umožňuje převalování substrátu v nádobě.

99 9 999

01-1891-02-Ma • » *99 « • · · 9··· · « 9999 9 9 9 ·»*· » «

25. Zařízení podle některého z nároků 12 až 24, vyznačené tím, že první transportní zařízení je částečně obklopeno žlabem, který je souosý s trubicovou dělící příčkou.