DE19631812A1 - Entnahmevorrichtung für Stoffproben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entnahme von Stoffproben aus industriellen Verarbeitungsanlagen.

Bei industriellen Herstellungsprozessen von Produkten ist es immer wieder erforderlich, aus der laufenden Produktion eine Probe des Produktes zu entnehmen, welche dann für Zwecke der Qualitäts- oder Sicherheitskontrolle untersucht werden kann. Dabei besteht häufig das Problem, daß die Probe nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt treten darf bzw. daß umgekehrt die umgebende Atmosphäre nicht zum Verarbeitungsprozeß gelangen darf. So kann z. B. in der Luft enthaltender Sauerstoff empfindliche chemische Substanzen angreifen und somit die Probe bzw. das hergestellte Produkt zerstören. Umgekehrt ist es aus Gründen der Arbeitssicherheit und des Umweltschutzes nicht zuzulassen, daß bestimmte toxische Substanzen in die Atmosphäre gelangen. Aus diesen Gründen ist bei der Entnahme von Stoffproben häufig darauf zu achten, daß der Vorgang unter hermetisch abgeschlossenen Bedingungen stattfindet, daß also weder Produkt in die Atmosphäre noch Atmosphäre zum Produkt gelangen kann.

Beispiele für derartige Prozesses, bei denen hermetisch abgeschlossene Probeentnahmen notwendig oder sinnvoll wären, finden sich z. B. bei der Lackherstellung oder der Mikrobiologie. So werden z. B. bei der Herstellung von Pulverlacken zu Zwecken der Qualitätskontrolle Proben entnommen, während der Pulverlack in Transportsäcke abgefüllt wird. Nach dem Stand der Technik wird hierbei das pulverförmige Produkt unmittelbar am Herstellungsort in Säcke abgefüllt. Dabei erfolgt zwar eine Absaugung entstehenden Staubes, jedoch ist diese immer unvollständig. Nicht erfaßter Staub führt neben einer Verunreinigung auch zu ökologischen Problemen.

Bei der Entnahme von Proben aus Fermenten, wie es z. B. in der pharmazeutischen Industrie erfolgt, wird üblicherweise mit der sogenannten Dampfversiegelung gearbeitet. Dabei werden über hintereinandergeschaltete Ventile Proben ausgeschleust. Die Ventile müssen durch heißen Dampf sterilisiert werden. Dies erfordert einen hohen Zeit-, Energie- und Kostenaufwand. Zudem treten Probleme auf, wenn die ausgeschleusten und abgepackten Proben von der Entnahmestation getrennt werden. Hierbei ist es unvermeidlich, daß Teile der Anlage, durch die die Probe geleitet wurde, offengelegt werden und damit der Atmosphäre zugänglich sind. Auch wenn versucht wird, diese Teile möglichst klein zu halten, erfolgt dennoch mit jeder Probenentnahme auch eine Kontamination der Umwelt.

Die vorliegende Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entnahme von Stoffproben aus Verarbeitungsanlagen zur Verfügung zu stellen, bei denen die Entnahme unter hermetisch abgeschlossenen Bedingungen, d. h. ohne Kontakt zur Atmosphäre, erfolgt und die zudem technisch einfach aufgebaut ist und daher kosten- und energiegünstig arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die

• a) eine Zuleitung für die zu entnehmende Probe aus der Verarbeitungsanlage enthält,
• b) eine Befüllstation enthält, welcher über die oben erwähnte Zuleitung die Stoffprobe zugeführt wird und in der die Stoffprobe dann in einen sackartigen Verpackungsbehälter geleitet werden kann,
• c) eine Verschluß- und Trennvorrichtung enthält, die hinter der Befüllstation angeordnet ist, und mit welcher von dem sackartigen Verpackungsbehälter das die Probe enthaltende Teilvolumen abgekapselt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt ihren Vorteil durch den Abkapselungsvorgang. Dabei wird in der Verschluß- und Trennvorrichtung die Stoffprobe, die sich vollständig in dem Teilvolumen des Verpackungsbehälters befindet, zunächst rundum hermetisch verschlossen. Anschließend wird dieses Teilvolumen vom restlichen Verpackungsbehälter getrennt, wobei die Trennung jedoch derart innerhalb der Verschlußzone erfolgt, daß sowohl das abgetrennte Teilvolumen als auch der verbleibende Verpackungsbehälter verschlossen bleiben. Nach dem Abschneiden des Teilvolumens bleibt demnach nach wie vor ein sackartiger Verpackungsbehälter an der Befüllstation zurück, in welchen die nächste Probe eingebracht werden und auf gleiche Art verschlossen und abgetrennt werden kann. Dabei verschließt der sackartige Verpackungsbehälter zugleich die gesamte Anlage nach außen, d. h., es kann kein Kontakt der Atmosphäre mit dem Verarbeitungsprozeß stattfinden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es demnach auf einfache Art möglich, eine hermetisch abgedichtete Entnahme von Proben vorzunehmen, wobei die entnommenen Proben gleichzeitig in ein geschlossenes Behältnis verfüllt werden, in welchem sie zum Untersuchungsort transportiert werden können. Nach dem Stand der Technik bekannte Probleme durch das Freiliegen von Anlagenteilen, die mit dem zu untersuchenden Stoff kontaminiert sind, werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf wirkungsvolle Art und Weise vermieden.

In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Verschluß und Trennvorrichtung aus drei getrennten Elementen. Dabei handelt es sich um zwei Verschlußelemente die einerseits den Verschluß des abgetrennten Teilvolumens und andererseits den Verschluß des verbleibenden Verpackungsbehälters bewirken. Zwischen diesen zwei von ihnen erzeugten Verschlüssen führt dann ein Trennelement die Trennung zwischen Teilvolumen und Verpackungsbehälter durch. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß die Trennung nicht im Inneren eines Verschlusses erfolgen muß, sondern durch das "normale" Material des Verpackungsbehälters verläuft. Je nach Art des verwendeten Verschlußmechanismuses kann die Trennung innerhalb eines Verschlusses sehr erschwert bzw. sogar unmöglich sein.

Vorzugsweise bestehen die Verschließvorrichtungen aus Folienschweißgeräten, welche zur Anwendung geeignet sind, wenn der Verpackungsbehälter aus einem Folienschlauch besteht. Mit derartigen Folienschweißgeräten kann auf besonders einfache Weise ein dichter Verschluß des Verpackungsbehälters hergestellt werden. Zudem handelt es sich bei Kunststoffolien um gängige und sehr gut geeignete Verpackungsmaterialien für Stoffproben.

Vorzugsweise kann das Innere der Befüllstation, welches mit dem Inneren des Verpackungsbehälters atmosphärisch in Verbindung steht, über eine Be- und Entlüftung mit der äußeren Atmosphäre verbunden sein. Über eine derartige Verbindung kann ein kontrollierter Kontakt mit der Umgebung stattfinden, bei dem insbesondere Ventile und Filter oder dergleichen zwischengeschaltet sein können. Dabei könnte z. B. bei der Probenentnahme aus Pulverlacken entstehender Staub zurückgehalten werden, ohne daß der Austausch von Luft mit der äußeren Umgebung behindert wäre. Ein derartiger Luftaustausch kann z. B. wünschenswert oder erforderlich sein, um einen Ausgleich von Druckunterschieden oder verdrängten Volumina zu ermöglichen.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgestaltet, daß sie mit der Verarbeitungsanlage, welcher die Stoffprobe entnommen werden soll, trennbar verbunden ist. Bei einer derartigen Verbindung kann es sich z. B. um ein Standardgewinde handeln, auf welches die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgeschraubt wird. Dabei entsteht zugleich der Kontakt mit der Zuleitung, welche den Zugriff auf die Verarbeitungsanlage zur Absonderung der Probe ermöglicht. Vorzugsweise befinden sich innerhalb der Verarbeitungsanlage und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung Ventile, mit denen die Verbindung zwischen Verpackungsbehälter und Verarbeitungsanlage geöffnet oder unterbrochen werden kann.

Sofern die Bedingungen in der Verarbeitungsanlage es erfordern, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung druckfest und/oder sterilisierbar ausgelegt sein. Letzteres wird immer dann erforderlich sein, wenn die Vorrichtung in Verbindung mit mikrobiologischen Produktionsanlagen verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise für die Probenentnahme bei der Lackherstellung, insbesondere bei der Herstellung von Pulverlacken, verwendet. Eine weitere bevorzugte Verwendung besteht bei Fermentationsprozessen, wie sie insbesondere in der pharmazeutischen Industrie stattfinden. Bei derartigen Prozessen ist eine hermetisch abgeschlossene Probenentnahme besonders wichtig, da weder die Umgebung mit der Probe noch die Probe mit Verunreinigungen aus der Umgebung kontaminiert werden dürfen.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Entnahme von Stoffproben aus Verarbeitungsanlagen, welches die folgenden Schritte enthält:

• a) Absonderung der Stoffprobe aus der Verarbeitungsanlage und Überführung derselben in einen sackartigen Verpackungsbehälter,
• b) Verschließen des sackartigen Verpackungsbehälters oberhalb des Teilvolumens, welches die Probe enthält,
• c) Abtrennen des Teilvolumens mit der Probe vom sackartigen Verpackungsbehälters.

Dabei erfolgt die Abtrennung derart innerhalb der Verschlußzone, daß sowohl das abgetrennte Teilvolumen als auch der verbleibende Verpackungsbehälter verschlossen sind. Der erzeugte Verschluß verschließt somit die durch die Trennung entstehende Naht sofort zu beiden Seiten hin, d. h. zum Teilvolumen und zum restlichen Verpackungsbehälter. Hierdurch wird es auf einfache und effektive Weise möglich, das Absondern einer Probe aus der Verarbeitungsanlage zu erzielen, ohne daß zu irgendeinem Zeitpunkt ein Kontakt zwischen der äußeren Atmosphäre und dem Verarbeitungsprozeß entstehen würde. Gleichzeitig liegt die Stoffprobe in einem geschlossenen Behälter vor, in dem sie problemlos zum Untersuchungsort transportiert werden kann.

Als sackartiger Verbindungsbehälter wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein Folienschlauch verwendet. Ein derartiger Folienschlauch kann als sogenannter "Endlosschlauch" mit einer sehr hohen Länge hergestellt werden. Durch Verschließen des Schlauches an einem Ende entsteht hieraus der sackartige Verpackungsbehälter gemäß der Erfindung. Die Charakterisierung des Verpackungsbehälters als sackartig betrifft allein dessen Funktion, nicht die konkrete Form. So sind alle untereinander topologisch äquivalenten Behältnisse geeignet, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie nur eine Zugangsöffnung haben. Der erfindungsgemäße Folienschlauch kann im übrigen aus allen gängigen Folienmaterialien hergestellt werden, insbesondere Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Abbildung näher erläutert.

Die Abbildung zeigt die erfindungsgemäße Probenentnahme-Vorrichtung 1, welche eine Zuleitung 2 für die Stoffprobe und eine Befüllstation 3 enthält. Bei der Befüllstation 3 handelt es sich im wesentlichen um einen zylinderförmigen Rohrstutzen, über den ein Folienschlauch 4 mit seinem offenen Ende geschoben ist. Dabei handelt es sich um einen sogenannten "Endlos-Folienschlauch", welcher in einer sehr großen Länge (mehrere Meter) hergestellt werden kann. Dieser Schlauch eignet sich aufgrund seiner hohen Länge dafür, daß wieder und wieder kleinere Stücke des Schlauches mit Teilvolumina, die eine Probe enthalten, abgetrennt werden können. Der Folienschlauch 4 wird mit seinem oberen Abschnitt 4b über den Rohrstutzen der Befüllstation 3 gezogen und in einer ringförmigen Abdichtung und Befestigung 8 nach außen dicht verschlossen mit der Befüllstation 3 verbunden. Die (noch) überschüssige Länge des Folienschlauches 4 wird dabei durch Zusammenschieben über dem Rohrstutzen der Befüllstation 3 vorratsmäßig gelagert und bei Bedarf nach und nach abgezogen.

Das untere Ende des Folienschlauches 4 ist verschlossen. Im untersten Abschnitt 4a des Folienschlauches befindet sich eine Stoffprobe, welche über die Zuleitung 2 durch die Befüllstation 3 eingeführt worden ist. Hinter der Befüllstation 3 und oberhalb des Stoffprobenvolumens 4a befindet sich die Verschluß- und Abtrennvorrichtung 5. Diese besteht aus zwei Verschlußelementen 5a, 5b und einem Trennelement 5c. Mit den Verschlußelementen 5a und 5b, bei denen es sich um Folienschweißgeräte handelt, werden innerhalb des Folienschlauches zwei Schweißnähte erzeugt. Die durch das Folienschweißgerät 5b erzeugte Naht verschließt das Teilvolumen 4a mit der Stoffprobe nach außen hin. Die mit dem Folienschweißgerät 5a erzeugte Naht verschließt den verbleibenden Folienschlauch nach unten hin, so daß dieser nach wie vor einen sackartigen Verpackungsbehälter bildet. Zwischen den beiden beschriebenen Schweißnähten kann dann mit der Trennvorrichtung 5c ein Schnitt durchgeführt werden, welcher das Teilvolumen 4a mit der abgesonderten Probe vom Folienschlauch abtrennt, so daß es zur weiteren Untersuchung gebracht werden kann. Zurück bleibt dann ein unten verschlossener Folienschlauch, in welchen erneut eine Probe eingefüllt werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können solange Proben in den Folienschlauch 4 eingefüllt werden, bis dieser aufgebraucht ist. Erst dann ist es erforderlich, einen neuen Schlauch anzusetzen. Durch entsprechende Ausgestaltung der Abdichtung und Verbindung 8 kann dieser Vorgang dabei so erfolgen, daß keine Kontamination der äußeren Umgebung entsteht. Hierzu kann z. B. der neue Folienschlauch zunächst über den alten Folienschlauch gezogen werden und so in der Verbindung 8 befestigt werden, daß er den alten Folienschlauch übergreift. Sodann kann der alte Folienschlauch aus der Verbindung 8 gelöst werden, wobei er sich nunmehr ganz innerhalb des neuen Folienschlauchs befindet und dort ähnlich wie die Stoffproben in einem Teilvolumen abgekapselt und so entfernt werden kann.

In der Zuleitung 2 der Stoffproben können sich ein oder mehrere Ventile 6 befinden, mit welchen eine Öffnung und Unterbrechung der Stoffzufuhr und der Verbindung zur Verarbeitungsanlage möglich ist. Desweiteren kann die Befüllstation 3 eine Be- und Entlüftung 7 enthalten, mit welcher ein Druck- und Gasausgleich mit der äußeren Umgebung unter kontrollierten Bedingungen möglich ist. Hierzu gehört insbesondere, daß sich innerhalb dieser Verbindungsleitung eine Filteranlage befindet.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Entnahme von Stoffproben aus Verarbeitungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) sie eine Zuleitung (2) für die zu entnehmende Stoffprobe aus der Verarbeitungsanlage enthält,
• b) sie eine Befüllstation (3) enthält, die mit der Zuleitung (2) verbunden ist und über die die Stoffprobe in einen sackartigen Verpackungsbehälter (4) geleitet werden kann,
• c) eine Verschluß- und Trennvorrichtung (5) hinter der Befüllstation (3) angeordnet ist, mit welcher von dem sackartigen Verpackungsbehälter (4) ein Teilvolumen (4a) abkapselnd verschlossen und abgetrennt werden kann, wobei die Trennung derart innerhalb der Verschlußzone erfolgt, daß sowohl das abgetrennte Teilvolumen (4a) als auch der verbleibende Verpackungsbehälter (4b) verschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschluß- und Trennvorrichtung (5) aus

• a) zwei Verschlußelementen (5a, 5b), die den Verschluß des Teilvolumens (4a) einerseits und des verbleibenden Verpackungsbehälters (4b) andererseits bewirken, und
• b) einem Trennelement (5c) für die Trennung des Verpackungsbehälters (4) zwischen den von den Verschlußelementen (5a, 5b) erzeugten Verschlüssen besteht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung ein Folienschweißgerät ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des sackartigen Verpackungsbehälters (4) in der Befüllstation (3) mit einer Be- und Entlüftung (7) verbunden ist, die vorzugsweise Filterelemente enthalten kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie trennbar mit der Verarbeitungsanlage verbunden werden kann, vorzugsweise über ein Gewinde.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie druckfest und/oder sterilisierbar ausgelegt ist.

7. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Probenentnahme bei der Lackherstellung, insbesondere bei pulverförmigen Stoffen, sowie bei Fermentationsprozessen, insbesondere in der pharmazeutischen Industrie.

8. Verfahren zur Entnahme von Stoffproben aus Verarbeitungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Stoffprobe aus der Verarbeitungsanlage abgesondert und in einen sackartigen Verpackungsbehälter (4) überführt wird,
• b) der sackartige Verpackungsbehälter (4) oberhalb des die Probe enthaltenden Teilvolumens (4a) verschlossen wird,
• c) das Teilvolumen (4b) mit der Probe vom sackartigen Verpackungsbehälter (4) abgetrennt wird, wobei die Trennung derart innerhalb der Verschlußzone erfolgt, daß sowohl das abgetrennte Teilvolumen (4a) als auch der verbleibende Verpackungsbehälter (4b) verschlossen sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als sackartiger Verpackungsbehälter ein Folienschlauch verwendet wird, wobei die Folie vorzugsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyvinylchlorid besteht.