DE2128805A1

DE2128805A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ste nhsierung

Info

Publication number: DE2128805A1
Application number: DE19712128805
Authority: DE
Inventors: Michael John Hucclecote King Brian Clarence Gloucester Gloucester Griffin (Großbritannien)
Original assignee: Gardners of Gloucester Ltd , Glou cester (Großbritannien)
Priority date: 1970-06-10
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE2128805B2; US3767362A; GB1335557A

Description

2128805 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 5196 Gardners of Gloucester Limited, Bristol Road, Gloucester / England

Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisierung '

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sterilisierung und Entkeimung von Stoffen, insbesondere von feinkörnigen Stoffen, wie Pulvern, Granulaten u. dgl., wobei ein gasförmiges Sterilisierungsund Entkeimungsmittel benutzt wird, wodurch etwaige Bakterien zerstört werden bzw. das Wachstum von Bakterien verhindert wird.

Es ist bekannt, eine Entkeimung und Sterilisierung dann durchzuführen,

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wenn die zu sterilisierenden Stoffe schon abgefüllt und abgepackt sind und sich z. B. in verschlossenen Plastikbeuteln befinden. Ferner ist es bekannt, zum Zwecke der Sterilisierimg die Stoffe in dünnen Schichten auf offene Tröge oder in abgeschlossene Kammern, Gewölbe u. dgl. zu geben. Der Nachteil dieser Verfahrensweisen beruht vor allem darauf, daß relativ große Zeiten von 16 bis 48 Stunden für die Sterilisierung benötigt werden, wobei zudem die Gefahr besteht, daß das zu sterilisierende Produkt durch das gasförmige Sterilisierungsmittel zersetzt wird. Es ist auch bekannt, Stoffe in losen Haufen zu sterilisieren, indem ein gasförmiges Sterilisierungsmittel durch die Stoffe hindurchgeleitet wird, die in einer sogenannten Taumel-Einheit angeordnet sind, durch die ein inniger Kontakt zwischen dem Sterilisierungsmittel und den Stoffteilchen ermöglicht werden soll. Selbst hierbei wird jedoch eine Sterilisierungszeit in der Größenordnung von 4 Stunden benötigt.

Es ist auch bekannt, eine sogenannte Haufensterilisierung von pulverförmigen Stoffen durchzuführen, indem die pulverförmigen Teilchen in einem Strom aus gasförmigem Sterilisierungsmittel getrennt werden, durch den ein aus den pulverf örmigen Stoffen bestehendes Bett fluidisiert wird. Bei diesem Verfahren soll die Sterilisationszeit bis auf 5 bis 20 Minuten verringert werden, wobei das gasförmige Sterilisierungsmittel während dieser Zeitdauer kontinuierlich strömt.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Nachteilen abzuhelfen und eine verbesserte Sterilisierung in Vorschlag zu bringen. Hierbei sollen insbesondere pulverförmige oder granulatähnliche Stoffe in Form eines losen Haufens in möglichst kurzer Zeit sterilisiert werden, wobei möglichst geringe Mengen an gasförmigem Sterilisierungsmittel benötigt werden sollen. Außerdem soll sichergestellt sein, daß das Sterilisierungsgas

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vollständig von dem zu sterilisierenden Produkt entfernt wird, so daß nicht die Gefahr einer Produktzersetzung besteht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die insbesondere pulverförmigen oder granulatähnlichen Stoffe in eine sich in etwa vertikal nach oben erstreckende geschlossene Kammer eingegeben werden, wobei die Kammer teilweise mit den Stoffen gefüllt wird, daß ein gasförmiges Sterilisierungsmittel am unteren Ende der Kammer derart eingeführt wird, daß die zu sterilisierenden Stoffe nach oben in den freien Raum im Oberteil der Kammer geworfen werden und sich sodann nach unten absetzen und daß das gasförmige Sterilisierungsmittel am oberen Ende der Kammer nach außen i

abgezogen wird. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt.

Erfindungsgemäß werden die zu sterilisierenden Stoffe somit weggeschleudert, sodann abgesetzt und gegebenenfalls stehengelassen, wobei die Absetzbewegung in einem fluidähnlichen Zustand stattfinden kann. Das ganze wird mehrmals mittels des gasförmigen Sterilisierungsmittels wiederholt. Im Gegensatz hierzu wird bei dem bekannten Fluidisieren eines Bettes aus Stoffen ein kontinuierlicher Gasstrom benutzt. Falls gewünscht, kann das gasförmige Sterilisierungsmittel in einer Reihe von Druckstößen kurzer Dauer und mit einem solchen Druck zugeführt werden, daß der vorgenannte Effekt erreicht wird. Die Art der Zuführung des gasförmigen Sterili- | sierungsmittels zu der Behandlungskammer und die Form derselben sind derart gewählt, daß die zu sterilisierenden Stoffe nach oben durch die Stoßimpulse des Sterilisierungsdruckgases in einem aufsteigenden Umfangswirbel aufgewirbelt werden, so daß die Teilchen in einem suspensionsähnlichen Zustand gehalten werden, aus dem sie wieder nach unten in einen inneren Wirbel fallen, und zwar axial zur Kammer.

Das gasförmige Sterilisierungsmittel kann derart gewählt werden, daß es durch eine chemische Reaktion die Bakterien und/oder andere Organis-

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men, die sterilisiert werden sollen, zerstört. Beispielsweise kann Äthylenoxyd entweder allein oder in einem Trägergas, wie Stickstoff, ν erwendet werden. Ein weiteres Beispiel ist Formaldehyd. Die Sterilisierung wird vorzugsweise unter Steuerung von Temperatur, Feuchtigkeit und Druck, und zwar bezüglich der Stoffe und/oder des Gases durchgeführt. In einem typischen Ausführungsbeispiel wird z.B. eine Temperatur von 50 C und eine relative Feuchtigkeit von 45% bis 50% in der Behandlungskammer eingestellt.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zur Zuführung des gasförmigen Sterilisierungsmittels in die Behandlungskammer mehrere getrennte Düsen am unteren Ende der Behandlungskammer vorgesehen, durch die das Gas unter einer Reihe von Druckstößen intermittierend zugeführt wird. Hierbei wird durch eine geeignete Steuervorrichtung das Gas intermittierend abgestellt, um die intermittierende Zufuhr zu erreichen. Die Düsen sind vorzugsweise ringförmig und in gleichen Winkelabständen um eine untere kegelstumpfförmige Endwand der Behandlungskammer angeordnet. Die Achsen der Düsen sind hierbei parallel zu der kegelstumpfförmigen Wand, jedoch geneigt, um dem gasförmigen Sterilisierungsmittel die vorgenannte Wirbelbewegung aufzuzwingen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, welches eine typische Anordnung zum Sterilisieren von Talk zeigt;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung einer weiteren Sterilisierungsanordnung;

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Fig. 3 ein Flußdiagramm mit der Darstellung einer Zufuhranordnung für das Sterilisierungsgas, die für beide Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2, bevorzugt aber für die Anordnung gemäß Fig. 1 verwendbar ist.

Talk, der zunächst einmal zu einem äußerst feinen Puder gemahlen worden ist, wird in einem großen Silo 11 aufbewahrt. Vom Boden des Silos 11 wird der Puder durch eine Förderschnecke/zum unteren Ende eines pneumatischen Förderers 13 geführt, von dessen oberem Ende er der in Fig. 1· dargestellten Anordnung zugeführt wird, und zwar zu Duplex-Puder erhitzern 14 und 15, die Kammern mit einem Dampf- oder ölmantel aufweisen können. In den Erhitzern 14 und 15 wird der Puder auf eine Temperatur von 55, 55⁰C bis 100⁰C, vorzugsweise von 77, 8⁰C, erhitzt. Von den Erhitzern 14 und 15 wird der Talkpuder einer einzigen Sterilisierungskammer 16 zugeführt. Die Zuführmittel sind hierbei derart ausgebildet, daß die Kammer 16 nur etwa zu 60% ihrer Kapazität gefüllt wird.

Die Sterilisierungskammer 16 weist eine im wesentlichen zylindrische Form und Gestalt auf und hat eine vertikale Achse. Am unteren Ende ist ein Kegelstumpf 16a vorgesehen. Am oberen Ende ist die Sterilisierungskammer 16 mit einem Gasauslaß 17 versehen, der mit Filtermitteln versehen ist (siehe Fig. 3). Die Öffnung des kegelstumpfförmigen Endes 16a der Sterilisierungskammer 16 ist durch einen nach oben gerichteten Kegel 18 verschlossen, der den Talk innerhalb der Kammer zum äußeren Umfang des Kegelstumpfes 16a ablenkt. Der Kegel 18 kann angehoben werden, so daß eine ringförmige Öffnung gebildet wird, durch welche der Talk durch ein kurzes Auslaßrohr 19 abgezogen werden kann. Die Basis des Kegels 18 ist von einem Ring 20 umgeben, der eine Reihe von in gleichen Winkelabständen angeordneten getrennten Düsen (nicht dargestellt) aufweist. Diese Düsen gehen von dem Ring aus und öffnen sich in Richtung

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- 6-auf die untere Wand des Kegelstumpfes 16a.

Der Ringleitung 20 wird durch eine Zuleitung 22 eine Gasmischung aus 10% Äthylenoxyd und 90% Stickstoff zugeführt. Aus der Ringleitung 20 strömt das Gas durch eine Vielzahl von Radialbohrungen, von denen jede zu einer der vorgenannten Düsen führt. Es können z. B. zehn Bohrungen und Düsen in gleichen Winkelabständen rund um den Kegelstumpf 16a vorgesehen sein. Als Düsen können Laval-Düsen benutzt werden, wobei die Achsen der Düsen parallel zu dem kegelstumpfförmigen Bodenteil der Sterilisierungskammer liegen, jedoch derart geneigt sind, daß die verschiedenen Gasströme aus den Düsen eine nach oben gerichtete gasförmige Bewegung ausführen.

Der Eintritt der Gasmischung in die Ringleitung 20 erfolgt über ein Steuerventil 23, welches zugleich auch die Taktzeiten der intermittierenden Zufuhr regelt. Sehr kurze aber starke Druckgasstöße werden deshalb von den Düsen in einer kreisförmigen Bewegung in die Kammer 16 eingeleitet, so daß der Talk frei nach oben innerhalb der Kammer 16 verwirbelt wird, bis er sich in einem suspensionsähnlichen Zustand befindet. Die Druckgasstöße folgen aufeinander nur in solchen Zeitintervallen, daß sich der Talk zwischen zwei Druckstößen zumindest in einem fluidähnlichen Zustand wieder absetzen kann. In der Regel läßt man den Talk jedoch sich absetzen und während einiger Minuten stehen, damit die chemische Sterilisierungswirkung stattfinden kann. Erst nachfolgend wird der nächste Druckstoß durchgeführt. Die nach oben gerichtete Wirbelbewegung des Talks findet in der Nähe der zylindrischen Wandung der Sterilisierungskammer 16 und in Richtung des freien Raumes im Oberteil der Sterilisierungskammer 16 statt, wo der Talk sich in einem suspensionsähnlichen Zustand befindet, aus dem er spiralförmig in der Nähe der Kammermitte am Ende eines jeden Blasstoßes herunterfällt, der nur einige wenige Ser

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künden dauert. Wenn der Talk nach unten auf den Boden der Kammer fällt, wird er durch den zentralen nach oben gerichteten Kegel 18 auf die Umfangswand des Kegelstumpfes 16a abgelenkt und sodann wieder nach oben verwirbelt, wenn der nächste Blasstoß erfolgt.

Wenn die vorgenannte Verfahrensweise mehrmals wiederholt worden ist, wird der Kegel 18 pneumatisch angehoben, damit der sterilisierte Talk durch die vorgenannte ringförmige Öffnung und durch das Auslaßrohr 19 in einen Puffertrichter 24 abgezogen werden kann, von dessen unterem Ende aus er sodann durch eine Förderschnecke 25 abgezogen, durch einen drehbaren Abschluß 26 weitergeleitet und durch eine Leitung 27 zu einem nicht dargestellten Vorratssilo pneumatisch weitergefördert wird. Die Behandlungszeit beträgt beispielsweise 1 bis 3 Stunden.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ist ein Zylinder 28 mit Äthylenoxyd vorgesehen, der durch einen Zylinder 29 mit Stickstoff unter Druck gesetzt ist. Hierdurch wird das Äthylenoxyd durch ein Steuerventil 30 zu einem · Behälter 32 weitergeleitet, in dem eine Erhitzung und Befeuchtung erfolgt. Mehrere Stickstoffzylinder 33 stehen ebenfalls mit dem Behälter 32 über Steuerventile 34 v.nd 35 in Verbindung, die Durchflußströme durch die Ventile 30 und 35 vereinigen sich in der Nähe eines Einlaß/Auslaß-Rohres 36 des Behälters 32.

Der Behälter 32 wird durch einen elektrischen Heizmantel 37 erhitzt, der thermostatisch gesteuert wird. Die Gastemperatur im Inneren des Behälters 32 wird durch ein pyrometrisches Abtastelement 38 überwacht, das mit einer Temperaturanzeigevorrichtung 39 verbindbar ist. Die Anzeigevorrichtung 39 ist wahlweise auch mit einem pyrometrischen Abtastelement 40 in der Kammer 16 verbindbar, so daß auch die Behandlungstemperatur überwacht werden kann. Das Rohr 36 ist gegen unerwünschte Wärmeverluste isoliert und steht mit dem Ventil 23 über Steuerventile 42

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und 43 in Verbindung.

Ein Druckmesser 44 überwacht den Behälterinnendruck. Dampf zur Befeuchtung wird durch ein Steuerventil 45 zugeführt. Eine Hygrometeranzeigevorrichtung 46 ist wahlweise mit einem Feuchtigkeitsfühler 47 im Behälter 32 und einem Feuchtigkeitsfühler 48 in der Behandlungskammer 16 verbindbar. Der Dampf strom kann somit entsprechend dem gewünschten Feuchtigkeitswert in der Behandlungszone gesteuert werden. Der Behälter 32 ist ferner mit einem Ablaßventil 49 versehen.

Eine Druckluftquelle kann mit der vorgenannten Erhitzungs- und Befeuchtungseinrichtung über ein mit dem Behälter 32 verbundenes Steuerventil 50 verbunden werden. Durch geeignete Betätigung der verschiedenen Steuerventile kann somit Druckluft der Behandlungskammer zur Reinigung zugeführt werden, sowie auch den verschiedenen Rohrleitungen, und zwar ebenfalls zur Reinigung und zum Durchspülen.

Die abwechselnde Anordnung der Talksterilisierungseinrichtung gemäß Fig. 2 ermöglicht ein kontinuierliches Vorwärmen des Talkes, obgleich die Sterilisierung und Abführung des Talkes diskontinuierlich erfolgt, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Zu diesem Zwecke wird Talkpuder vom oberen Ende des pneumatischen Förderers 13 mehreren, z.B. fünf, kontinuierlichen Talkpudererhitzern 52 zugeführt, die kaskadenförmig geschaltet sind. Vom untersten Erhitzer 52 wird der Talk durch einen Drehabschluß 53 einem pneumatischen Förderer 54 zugeführt, durch den mittels eines Gebläses 55 Luft geblasen wird. Diese Luft wird in einem Wärmeaustauscher 56 erwärmt, um ein Abkühlen des vorgewärmten Talkes zu vermeiden. Der pneumatische Förderer 54 fördert den vorgewärmten Talk zu der einen oder der anderen der beiden Sterilisierungskammern 16, die den vorstehend beschriebenen Aufbau haben und parallel nebeneinander

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angeordnet sind. Es wird somit eine der beiden Sterilisierungskammern mit Talkpuder gefüllt, während der Talkpuder in der anderen Sterilisierungskammer sterilisiert wird. Die letztgenannte Sterilisierungskammer 16 wird sodann entleert und wieder gefüllt, während der Talkpuder in der ersten Sterilisierungskammer sterilisiert wird.

Die Gasmischung wird durch die Erhitzungs- und Befeuchtungsmittel wie vorstehend beschrieben hindurchgeführt und sodann aber einem Steuerventil 57 zugeführt. An diesem Ventil 57 kann eingestellt werden, ob die Gas- · strömung in die linke oder die rechte Sterilisierungskammer 16 weiter- (

strömt, wobei entweder eine Leitung 58 oder eine Leitung 59 durchströmt wird. Wie ohne weiteres verständlich, arbeitet das Ventil 57 in Abstimmung auf ein Ventil 60, durch welches festgelegt wird, welche der beiden Sterilisierungskammern 16 zu einem bestimmten Zeitpunkt gefüllt wird. Vom Boden der beiden Sterilisierungskammern wird der sterilisierte Puder durch zugeordnete kurze Auslaßrohre in ein gemeinsames Auslaßrohr eingeführt, welches zu dem vorgenannten Puffertrichter 24 führt.

Eine pneumatische Zeitsteuereinrichtung 62 steuert bei der Anordnung gemäß Fig. 3 das Ventil 23 einer jeden Kammer 16 derart, daß das gasförmige Sterilisierungsmittel den Kammern 16 in der beschriebenen im- | pulsförmigen Art und Weise zugeführt wird. Bei sämtlichen Anordnungen kann das Vorratssilo 11 durch einen automatischen Sacköffner ersetzt werden, in welchen der Talk durch einen Sackförderer eingebracht wird, nachdem der Talk in einen Übertragungstrichter eingeführt worden ist. Diese . Variante ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Übertragungstrichter führt zu der Förderschnecke 12 bei der dargestellten Anordnung.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Talkpulvers in der bzw. den Kammern 16 zu gewährleisten, können diese am oberen Ende mit einem dreh-

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baren Verteiler versehen sein, der z.B. eine Schnecken- oder Kegelform aufweisen kann und dem der Talk zunächst zugeführt wird. Von diesem Verteiler wird der Talk so verteilt, daß er in die Kammer 16 in Form eines gleichmäßigen "Vorhanges" eintritt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Sterilisierung und Entkeimung von Stoffen in Pulverbzw. Puderform oder anderer fein verteilter Form und von granulatähnlichen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich in etwa vertikal nach oben erstreckende geschlossene Behandlungskammer mit den Stoffen ' teilweise gefüllt wird, daß ein gasförmiges Sterilisierungsmittel am unteren Ende der Behandlungskammer derart zugeführt wird, daß die Stoffe in den im oberen Teil der Behandlungskammer befindlichen freien Baum nach oben geschleudert werden und daß man die Stoffe sodann sich nach '

unten absetzen läßt, bevor das Nachobenschleudern wiederholt wird, wobei das gasförmige Sterilisierungsmittel am oberen Ende der Behandlungskammer abgezogen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Sterilisierungsmittel intermittierend, insbesondere unter mehreren aufeinanderfolgenden Druckstößen kurzer Zeitdauer zugeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der Zufuhr des gasförmigen Sterilisierungsmittels zu der Behandlungskammer und die 1 orm und Gestalt der Behandlungskammer derart gewählt * sind, daß die Stoffe durch das gasförmige Sterilisierungsmittel in einem aufsteigenden Umfangswirbel nach oben verwirbelt werden, so daß die einzelnen Teilchen der Stoffe in einen suspensionsähnlichen Zustand kommen, aus dem sie wieder nach unten in einen inneren Wirbel axial zur Kammer fallen.

4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das gasförmige Sterilisierungsmittel die Bakterien und/oder andere Organismen der Stoffe, die sterilisiert und entkeimt werden sollen, infolge einer chemischen Wirkung zerstört werden.

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5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sterilisierungsmittel Äthylenoxyd entweder allein oder in einem Trägergas, wie Stickstoff, benutzt wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisierungsmittel Formaldehyd ist.

7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisierung unter Steuerung von Temperatur, Feuchtigkeit und Druck der Stoffe und des Gases durchgeführt wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Behandlungskammer eine Temperatur von ca. 50 C und eine relative Feuchtigkeit von ca. 45% bis 50% eingestellt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Behandlungskammer (16), Mitteln zum Erhitzen und Befeuchten des gasförmigen Sterilisierungsmittels vor der Zufuhr zu der Behandlungskammer (16) und durv _A Mittel zum Vorwärmen der zu sterilisierenden Stoffe vor der Zufuhr zu der Behandlungskammer (16).

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungs- und Sterilisierungskammer (16) eine im wesentlichen zylindrische Form und Gestalt mit vertikaler Achse aufweist, an ihrem oberen Ende mit einem Gasauslaß mit Filtermitteln versehen ist und ein kegelstumpfförmiges unteres Ende (16a) hat, das mit einer Vielzahl von getrennten Düsen versehen ist, durch die ein Druckgas als Sterilisierungsmittel intermittierend und gesteuert durch eine geeignete Steuereinrichtung zugeführt wird.

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11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erhitzung und Befeuchtung einen Behälter für das gasförmige Sterilisierungsmittel aufweisen, der unter thermostatischer Steuerung elektrisch geheizt ist und einen Einlaß für Dampf zum Befeuchten aufweist, wobei Mittel zur Überwachung der Temperatur und der Feuchtigkeit in dem Behälter vorgesehen sind.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Vor- wärmen der zu sterilisierenden Stoffe . aus Duplex-Erhitzern bestehen, die wahlweise dieselbe Behandlungskammer (16) beaufschlagen.

13. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche oder ähnliche Behandlungskammern (16) vorgesehen sind und daß die Mittel zum Vorwärmen der zu sterilisierenden Stoffe aus mehreren kontinuierlichen Erhitzern bestehen, die kaskadenförmig geschaltet sind und wahlweise mit der einen oder mit der anderen der beiden Behandlungskammern in Verbindung stehen.

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