DE2128805B2 - Verfahren und vorrichtung zur sterilisierung feinverteilter stoffe - Google Patents

Description

behandelt wird.

Die Art der Zufuhr des Sterilisiergases zur Behandlungskammer und deren Form sind derart gewählt, daß die zu sterilisierenden Stoffe durch die vom Sterilisiergas ausgeübten Stoßimpulse in einem aufsteigenden äußeren, d.h. Umfangswirbel nach oben gewirbelt werden und aus dem dadurch gebildeten Suspensionszustand dann, wenn der Blasstoß beendet wird, aufgrund der ihnen noch eigenen Wirbelenergie in einem inneren Wirbel axial zur Behandlungskammer nach unten fallen.

Die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung erbringen extrem hohe Sterilisationswirkungsgrade dann, wenn außerordentlich stark verschmutzte Materialien behandelt werden sollen, wobei im übrigen auch eine auf eine Normalbehandlung bezogene Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich Installationskosten, Behandlungsdauer und erzielbarem Sterilisationswirkungsgrad den bekannten Verfahren zumindest gleichwertig, wenn nicht sogar überlegen ist. So haben beispielsweise Versuche gezeigt, die mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Sterilisieren von Talkpuder durchgeführt wurden, daß bei einer mit einer Temperatur von 3O⁰C durchgeführten Behandlung bereits nach 30 Minuten 99% *5 sämtlicher im Talkpuder vorhandenen Keime sterilisiert waren.

Das bei der Erfindung verwendete Sterilisiergas kann im übrigen derart gewählt werden, daß es durch eine chemische Reaktion die Bakterien und/oder andere Organismen, die sterilisiert werden sollen, zerstört. Beispielsweise kann Äthylenoxid entweder allein oder in einem Trägergas, wie Stickstoff, verwendet werden. Ein weiteres Beispiel ist Formaldehyd. Die Sterilisierung wird vorzugsweise unter Steuerung von Temperatur, Feuchtigkeit und Druck des zu behandelnden Materials und/oder des Sterilisiergases durchgeführt. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel werden z. B. eine Temperatur von etwa 50°C und eine relative Feuchtigkeit von etwa 45 - 50% in der Behandlungskammer eingestellt.

Die Erfindung wird im folgenden in bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Talk,

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform hiervon und

Fig.3 schematisch die Behandlungskammer mit einer Einrichtung zum Erhitzen und Befeuchten des Sterilisiergases.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein großer Silo ti vorgesehen, in dem äußerst fein gemahlener Talkpuder aufbewahrt wird. Vom Boden des Silos 11 wird der Talkpuder durch eine Förderschnecke 12 zum unteren Ende eines pneumatischen Förderers 13 geführt, von dessen oberem Ende er zu zwei Erhitzern 14,15 geführt wird, die Kammern mit einem Dampf- oder ölmantel aufweisen können. In den Erhitzern 14, 15 wird der Talkpuder auf eine Temperatur von 55,55 -100"C, vorzugsweise von 77,8°C, erhitzt. Von den Erhitzern 14, 15 wird der Talkpuder einer einzigen Behandlungskammer 16 zugeführt, in der die Sterilisierung und Entkeimung erfolgt. Die Zuführmittel sind hierbei derart ausgebildet, daß die Behandlungskammer 16 nur etwa zu 60% ihrer Kapazität gefüllt wird.

Die im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Behandlungskammer 16 ist vertikal angeordnet und weist ein unteres kegelstumpfförmiges Ende 16a auf. Am oberen Ende besitzt die Behandlungskammer 16 einen mit einem Filter versehenen Gasauslaß 17 (s. F i g. 3). Die öffnung des kegelstumpfförmigen Endes 16a ist durch einen nach oben gerichteten kegel 18 verschlossen, der den Talkpuder innerhalb der Behandlungskammer 16 zum äußeren Umfang des unteren Kammerendes 16a ablenkt Der Kegel 18 kann angehoben werden, so daß eine ringförmige öffnung gebildet wird, durch die der Talkpuder durch ein kurzes Auslaßrohr 19 abgezogen werden kann. Die Basis des Kegels 18 ist von einer Ringleitung 20 umgeben, die eine Reihe von gesonderten, in gleichen Winkelabständen angeordneten Düsen (nicht dargestellt) aufweist Diese Düsen gehen von der Ringleitung 20 aus und öffnen sich in Richtung auf die untere Wand des kegelstumpfförmigen Endes 16a.

Der Ringleitung 20 wird durch eine Zuleitung 22 ein Sterilisiergas in Form einer Gasmischung aus 10% Äthylenoxid und 90% Stickstoff zugeführt. Aus der Ringleitung 20 strömt das Sterilisiergas durch eine Vielzahl von Radialbohrungen, von denen jede zu einer der Düsen führt Es können z. B. zehn Bohrungen und Düsen in gleichem Winkelabstand rund um das untere Kammerende 16a vorgesehen sein, wobei die Achsen der Düsen parallel zu dem kegelstumpfförmigen unteren Ende 16a der Behandlungskammer 16 liegen, jedoch derart geneigt sind, daß die verschiedenen Gasströme aus den Düsen eine nach oben gerichtete kreisförmige Bewegung ausführen.

Der Eintritt des Sterilisiergases in die Ringleitung 20 erfolgt über ein Steuerventil 23, das zugleich auch die Taktzeiten der intermittierenden Zufuhr regelt. Sehr kurze, aber starke Druckgasstöße werden deshalb von den Düsen in einer kreisförmigen Bewegung in die Behandlungskammer 16 eingeleitet, so daß der Talkpuder frei nach oben innerhalb der Behandlungskar.mer 16 verwirbelt wird, bis er sich im Suspensionszustand befindet Die Druckgasstöße folgen aufeinander nur in solchen Zeitintervallen, daß sich der Talkpuder zwischen zwei Druckstößen zumindest in einem fluidähnlichen Zustand wieder absetzen kann. In der Regel läßt man den Talkpuder jedoch sich absetzen und während einiger Minuten stehen, damit die chemische Sterilisierungswirkung stattfinden kann. Erst danach wird der nächste Druckstoß durchgeführt. Die nach oben gerichtete Wirbelbewegung des Talkpuders findet nahe der zylindrischen Wand der Behandlungskammer 16 und in Richtung des freien Raumes im Oberteil der Behandlungskammer 16 statt, wo der Talkpuder sich im Suspensionszustand befindet, aus dem er am Ende eines jeden, nur einige wenige Sekunden dauernden Blasstoßes aufgrund der ihm noch eigenen kinetischen Energie spiralförmig in Form eines inneren Wirbels nahe der Kammerachse nach unten fällt. Wenn der Talkpuder auf dem Boden der Kammer 16 auftrifft, wird er durch den nach oben ragenden mittigen Kegel 18 auf die innere Umfangswand des unteren Kammerendes 16a abgelenkt und sodann wieder nach oben geschleudert, wenn der nächste Blasstoß erfolgt.

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

10

Stunden.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 3 ist ein Zylinder 28 mit Äthylenoxid vorgesehen, der durch einen Zylinder 29 mit Stickstoff unter Druck gesetzt ist. Hierdurch wird das Äthylenoxid durch ein Steuerventil 30 zu einem Behälter 32 geleitet, in dem eine Erhitzung und Befeuchtung des Sterilisiergases erfolgt. Mehrere Stickstoffzylinder 33 stehen ebenfalls mit dem Behälter 32 über Steuerventile 34, 35 in Verbindung, wobei sich die Durchflußströme durch die Ventile 30,35 nahe eines Einlaß/Auslaßrohres 36 des Behälters 32 vereinigen.

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 ,_s überwacht, das mit einer Temperaturanzeigevorrichtung 39 verbindbar ist. Diese ist wahlweise m't einem pyrometrischen Abtastelement 40 in der Behandlungskammer 16 verbindbar, so daß auch die Behandlungstemperatur überwacht werden kann. Das Rohr 36 ist ^₀ gegen unerwünschte Wärmeverluste isoliert und steht mit dem Ventil 23 über Steuerventile 42, 43 in Verbindung.

Ein Druckmesser 44 überwacht den Behälterinnendruck. Befeuchtungsdampf wird durch ein Steuerventil _2J 45 zugeführt. Ein Hygrometer 46 ist wahlweise mit einem Feuchügkeitsfühler 47 im Behälter 32 und einem Feuchtigkeitsfühler 48 in der Behandlungskammer 16 verbindbar. Der Dampfstrom kann somit entsprechend dem gewünschten Feuchtigkeitswert in der Behänd- _J0 lungszone gesteuert werden. Der Behälter 32 ist ferner mit einem Ablaßventil 49 versehen.

Eine Druckluftquelle kann mit der beschriebenen Erhitzungs- und Befeuchtungseinrichtung über ein mit dem Behälter 32 verbundenes Steuerventil 50 verbun- _J5 den werden. Durch geeignete Betätigung der verschiedenen Steuerventile kann somit der Behandlungskammer 16 sowie auch den verschiedenen Rohrleitungen Druckluft zum Reinigen und Durchspülen zugeführt werden.

Die Anordnung gemäß Fig. 2 ermöglicht
kontinuierliches Vorwärmen des Talkpuders, obgleich die Sterilisierung und Abführung des Talkpuders in der beschriebenen Weise diskontinuierlich bzw. intermittierend erfolgt Zu diesem Zweck wird Talkpuder vom

40

ein oberen Ende des pneumatischen Förderers 13 mehreren, z. B. fünf, kontinuierlichen Erhitzern 52 zugeführt, die kaskadenförmig geschaltet sind. Vom untersten Erhitzer 52 wird der Talkpuder durch einen Drehabschluß 53 einem pneumatischen Förderer 54 zugeführt, durch den mittels eines Gebläses 55 Luft geblasen wird. Diese Luft wird in einem Wärmetauscher 56 erwärmt, um ein Abkühlen des vorgewärmten Talkpuders zu vermeiden. Der pneumatische Förderer 54 fördert den vorgewärmten Talkpuder zu einer der beiden Behandlungskammern 16, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Es wird somit jeweils eine der beiden Behandlungskammern 16 mit Talkpuder gefüllt, während gleichzeitig der Talkpuder in der anderen Behandlungskammer 16 sterilisiert wird. Die letztgenannte Behandlungskammer 16 wird sodann entleert und wieder gefüllt, während der Talkpuder in der ersten Behandlungskammer 16 sterilisiert wird.

Wenn das Sterilisiergas in der beschriebenen Weise durch die Erhitzungs- und Befeuchtungseinrichtung hindurchgeführt worden ist, wird es einem Steuerventil 57 zugeführt. An diesem Ventil 57 kann eingestellt werden, ob das Sterilisiergas in die linke oder rechte Behandlungskammer 16 strömt, wobei entweder eine Leitung 58 oder 59 durchströmt wird. Das Ventil 57 arbeitet in Abstimmung mit einem Ventil 60, durch das bestimmt wird, welche der beiden Behandlungskammern 16 zu einem bestimmten Zeitpunkt gefüllt wird. Vom Boden der beiden Behandlungskammern 16 wird der sterilisierte Talkpuder dann durch zugeordnete kurze Auslaßrohre in ein gemeinsames Auslaßrohr 19 eingeführt,das zu dem Fülltrichter 24 führt.

Eine pneumatische Zeitsteuereinrichtung 62 steuert bei der Anordnung gemäß F i g. 3 das Ventil 23 jeder Kammer 16 derart, daß das Sterilisiergas den Kammern 16 in der beschriebenen impulsförm^:~en bzw. intermittierenden Weise zugeführt wird.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Talkpuders in der bzw. den Kammern 16 zu gewährleisten, können diese am oberen Ende mit einem drehbaren Verteiler versehen sein, der z. B. eine Schnecken- oder Kegelform aufweisen kann und dem der Talkpuder zunächst zugeführt wird. Von diesem Verteiler wird der Talkpuder so verteilt, daß er in Form eines gleichmäßigen Vorhanges in die Behandlungskammer 16 eintritt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sterilisierung und Entkeimung von Stoffen in Pulver- bzw. Puderform oder anderer feinverteilter Form und von granulatähnlichen Stoffen, wobei eine vertikale geschlossene Behandlungskammer mit den Stoffen teilweise gefüllt und ein von unten in die Behandlungskammer eingeleitetes Sterilisiergas durch die Behandlungskammer hindurchgeleitet sowie am oberen Kammerende wieder abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisiergas intermittierend, insbesondere unter mehreren aufeinanderfolgenden Druckstößen kurzer Zeitdauer, zugeführt wird, um die Stoffe nach oben zu schleudern und sich sodann absetzen zu lassen, bevor das Nachobenscbieudern wiederholt wird, wobei die einzelnen Stoffteilchen durch das Sterilisiergas in einem aufsteigenden spiralförmigen Umfangswirbel suspendiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Behandlungskammer eine Temperatur von etwa 50° C und eine relative Feuchtigkeit von etwa 45 - 50% eingestellt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer im wesentlichen zylindrischen, vertikal angeordneten Behandlungskammer, deren oberes Ende einen mit einem Filter versehenen Gasauslaß aufweist und deren unteres Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine am unteren kegelstumpfförmigen Ende (16a) der Behandlungskammer (16) vorgesehene Vielzahl von gesonderten, geneigt angeordneten Düsen zur intermittierenden Zufuhr von als Sterilisiergas dienendem Druckgas und durch vor der Zufuhr zur Behandlungskammer (16) angeordnete Einrichtungen (32; 14,15 bzw. 52) zum Erhitzen und Befeuchten des Sterilisiergases sowie zum Vorwärmen der zu sterilisierenden Stoffe.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Düsen derart geneigt sind, daß das aus ihnen austretende Sterilisiergas eine nach oben gerichtete kreis- bzw. spiralförmige Bewegung ausführt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungs- und Befeuchtungseinrichtung für das Sterilisiergas ein unter thermostatischer Steuerung elektrisch beheizbarer Behälter (32) ist, der einen Einlaß für Befeuchtungsdampf und Einrichtungen zur Überwachung der Temperatur und Feuchtigkeit im Behälter (32) besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vorwärmen der zu sterilisierenden Stoffe aus zwei, wahlweise dieselbe Behandlungskammer (16) beauf schlagenden Erhitzern (14,15) besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche oder ähnliche Behandlungskammern (16) vorgesenen sind und die Einrichtung zum Vorwärmen der zu sterilisierenden Stoffe aus mehreren kontinuierlichen, wahlweise mit einer der beiden Behandlungskammern (16) in Verbindung stehenden Erhitzern (52) besteht, die kaskadenförmig gestaltet sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sterilisierung und Entkeimung von Stoffen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem 5 Oberbegriff von Anspruch 3.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art erfolgt das Sterilisieren von Pudern, Pulvern od. dgl. unter Verwendung eines Wirbelschichtbettes. Hierbei wird bei einem bekannten Verfahren das zu behandelnde yaterial mittels heißer Gase sterilisiert, die auf wenigstens 150⁰C erhitzt sind und kontinuierlich durch das Material hindurchgeleitet werden, um dadurch ein konstantes Wirbelschichtbett zu erzeugen und gleichzeitig das zu behandelnde Material zu erhitzen. Es ist daher eine beträchtliche thermische Energie erforder-IiCh₄ weswegen mit diesem Verfahren außerordentlich hohe Betriebskosten verbunden sind. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird Äthylenoxid oder ein anderes gasförmiges Sterilisiermittel durch das Material hindurchgeleitet, und zwar ebenfalls kontinuierlich, um dadurch die Fluidisierung dieses Materials zu bewirken. Zwar sind die Betriebskosten dieses Verfahrens gegenüber dem erstgenannten Verfahren relativ niedrig, jedoch sind die anfänglichen Installationskosten außerordentlich hoch, und es läßt auch der Sterilisationswirkungsgrad zu wünschen übrig.

Bei sämtlichen bekannten Verfahren der genannten Art ist außerdem die Gefahr gegeben, daß die Materialteilchen zusammenkleben und Klumpen bilden, so daß dadurch die innerhalb dieser Klumpen vorliegenden Materialteilchen nicht ausreichend behandelt werden. Diese Tendenz zur Klumpenbildung steigert sich noch, wenn das Material feucht ist oder wenn das Sterilisiergas eine relativ hohe Feuchtigkeit aufweist

Ausgehend hiervon, liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung der gattungsgemäßen Ar: derart auszugestalten, daß feinverteilte Stoffe in möglichst kurzer Zeit sterilisiert werden können und gleichzeitig möglichst geringe Mengen Sterilisiergas benötigt werden, wobei außerdem sichergestellt sein soll, daß das Sterilisiergas vollständig von den zu behandelnden Stoffen entfernt wird, so daß nicht die Gefahr einer Zersetzung dieser Stoffe besteht.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon ist in Anspruch 2 angegeben. Die Merkmale der zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von den bekannten Wirbelschichtbettbehandlungsverfahren dadurch, daß das Sterilisiergas intermittierend in die Behandlungskammer eingeleitet wird, so daß das zu sterilisierende Material nach oben gewirbelt wird und sich dann wieder absetzt, bevor weiteres Sterilisiergas eingeleitet wird. Auf diese Weise ist ein wesentlicher Vorteil dadurch gegeben, daß das gesamte Material in der Kammer behandelt wird, d. h. es ist gewährleistet, daß keinerlei unbehandelte Taschen des Materials in der Behandlungskammer voriiegen. Dadurch wird auch die den vorbekannten Verfahren eigene Klumpenbildung vermieden bzw. beseitigt, und es ist auch gewährleistet, daß der gesamte Oberflächenbereich des Materials