DE2348418A1 - Verfahren zum sterilisieren, insbesondere von lebensmittel enthaltenden behaeltern, und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum sterilisieren, insbesondere von lebensmittel enthaltenden behaeltern, und anlage zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
-D R. B E R G D I-P L.-IN G. STAPF
DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR
PATENTANWÄLTE
β MÖNCHEN 80 · MAUERKtRCHERSTR.45
β MÖNCHEN 80 · MAUERKtRCHERSTR.45
Anwaltsakte 24 415 26. September 1973
ETABLISSEMENTS JOSEPH LAGARDE P* 26 MONTELIMAR
Verfahren zum Sterilisieren, insbesondere von Lebensmittel enthaltenden Behältern, und Anlage zur Durchführung
des Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren,
insbesondere von Lebensmittel enthaltenden und in einen mittels Dampf geheizten Autoklav-Sterilisator gesetzten Behältern.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist üblich, in geschlossenen Glasbehältern oder in luftdichten Metallbüchsen enthaltene Lebensmittelprodukte zu sterilisieren,
indem die Büchsen während eines vorbestimmten Zeitintervalls in Sterilisator-Autoklaven eingeschlossen werden. Dabei
muss der im Autoklav herrschende Druck derart gesteuert werden, dass er weder viel höher noch viel niedriger ist als der in den
die Lebensmittel enthaltenden Büchsen herrschende Druck, da sonst die Gefahr besteht, dass die Büchsen entweder aufquellen oder zusammengedrückt
werden. Dasselbe Problem besteht bei Glasbehäl-
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tern, deren Körper nicht zerbrochen oder zur Freilassung der Luft oder des in ihnen befindlichen Produktes veranlasst werden
sollen.
Ferner ist es von Bedeutung, die in den Behältern herrschende Temperatur nicht über einen vorbestimmten Grenzwert
hinaus steigen zu lassen, um den Gütegrad der Lebensmittelprodukte nicht zu beeinträchtigen, wobei die genannte Temperatur
jedoch hoch genug sein muss, um das Sterilisieren zu ermöglichen.
Ausserdem ist es zur Herabsetzung der Länge des Behälteraufenthaltes
im Autoklav und dadurch der Sterilisierungszeit zweckmässig, den Wärmedurchgang durch die Behälterwände hindurch
zu steigern, d. h. den Temperaturunterschied zwischen dem Innern des Autoklavs und dem Innern der Behälter zu erhöhen.
Zur Verhinderung der Ueberschreitung der für die Behälter festgesetzten maximalen Temperatur ist es wichtig, die im
Innern des Autoklavs herrschende und die die Lebensmittel enthaltenden Behälter umgebende Temperatur zu senken, bis die vorbestimmte
Sterilisierungstemperatur, die im Innern der Behälter herrschen soll, erreicht ist.
Die heute bekannten Dampf-Autoklaven bieten keine Möglichkeit, die erforderliche, durch Abführung von Dampf zu erreichende
Temperatursenkung mit genügender Geschwindigkeit durchzuführen, da die Temperatur Senkung von einem Druckabfall begleitet
wird, wodurch zwischen der Innenseite der Behälter und ihrer Aussenseite ein Druckunterschied auftritt, welcher ein Aufquellen
der Metallbüchsen oder ein Bersten der Glasbehälter hervorrufen kann.
Ziel der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum Sterilisieren zu schaffen, welches den vorerwähnten Nachteil vermeidet
und welches mit einer Einrichtung durchgeführt werden kann,
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welche einfach in ihrer !Konstruktion und massig in ihrem Kostenpreis
ist und in eiuer in beträchtlichem Mass verkürzten Zeitdauer
eine gute Sterilisierung gewährleistet.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Sterilisieren, insbesondere von Lebensmittel enthaltenden und in einen mittels Dampf
geheizten Autoklav-Sterilisator gesetzten Behältern, ist dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem die Autoklavtemperatur durch Einspritzung
von Dampf in den Autoklav auf einen Wert gebracht wird, der offenbar höher ist als die Sterilisiertemperatur, die
Autoklavtemperatur rasch gesenkt wird, ohne den Autoklavdruck zu senken, bis ein Temperaturwert erreicht wird, der gleich oder
etwas höher ist als die Sterilisiertemperatur und dass der Innenraum des Autoklavs anschliessend gekühlt wird.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Senkung der Autoklavtemperatur durch stossweise
Einführung von Druckluft in den Autoklav und durch stossweise Abführung eines Teils der so erzielten Dampf-Luft-Mischung aus
dem Autoklaven durchgeführt.
Die Verfahrensschritte der Einführung der Druckluft und die Verfahrensschritte der Abführung der Dampf-Luft-Mischung
können vorteilhaft wechselweise, jedoch ebenso gleichzeitig durchgeführt werden.
Bei einer andern bevorzugten Ausführungsform wird die Senkung der Autoklavtemperatur durch stossweise Einführung von
Luft und durch stossweise Einführung von Wasser durchgeführt. Dieses Wasser wird vorzugsweise in zerstäubter Form eingeführt,
darf jedoch mit den die Lebensmittel enthaltenden Behältern nicht in Berührung kommen. Bei dieser Ausführungsform können die
Verfahrensschritte der Einführung der Luft und die Verfahrensschritte der Einführung des Wasser vorteilhaft wechselweise,
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aber auch gleichzeitig durchgeführt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Senkung der Autoklavtemperatur durch stossweise Einführung von Druckluft,
stossweise Abführung eines Teils der Dampf-Luft-Mischung und anschliessende Einführung von Druckluft und Wasser durchgefülirt.
Anschliessend kann dann wieder Druckluft stossweise eingeführt und Dampf-Luft-Mischung stossweise abgeführt werden.
Am Ende des Verfahrens wird das Abkühlen der Behälter durch Einführung von zerstäubtem Wasser in den Autoklaven durchgeführt,
wobei das Wasser mit den Behältern in Berührung kommt. Während dieses Kühlvorganges wird der Autoklavdruck konstant gehalten,
entweder durch Einführung von Druckluft in den Autoklaven, wenn der Druck zu niedrig wird, oder durch Abführung von Dampf-Luft-Mischung,
wenn der Druck zu hoch wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine neuartige industrielle Anlage, welche durch einen Autoklaven mit einer Vorrichtung
zum Einführen von Dampf, einer Vorrichtung zum Einführen von Druckluft, einer Vorrichtung zum Einführen von Wasser,
vorzugsweise in zerstäubter Form, einer Vorrichtung zum Abführen der im Autoklaven vorhandenen, aus Luft und Dampf bestehenden,
Mischung, einer Vorrichtung zum Einführen von zerstäubtem Kühlwasser und einer Dränungsvorrichtung gekennzeichnet
ist.
Die Anlage kann vorteilhaft ein Gebläse aufweisen, welches die Durchmischung der im Autoklaven vorhandenen Mischung gewährleistet.
Die Vorrichtung zum Einspritzen von Dampf weist vorzugsweise ein Ventil auf, welches ein perforiertes Rohr speist, das
zur Erzielung einer guten Verteilung des Dampfes im Autoklaven vorgesehen ist.
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Nachstehend werden die erfindungsgemässe Anlage sowie verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens
als nicht einschränkende Beispiele, mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt :
Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemässen Anlage, die einen mittels Dampf geheizten Autoklav aufweist.
Der Autoklav 1 ist von herkömmlicher Art und weist beispielsweise einen horizontal angeordneten Metalltank auf. Am einen
Ende des Autoklavs 1 ist eine Oeffnung vorgesehen, welche mit Hilfe eines Deckels 2 verschliessbar ist und zur Einführung
der die Lebensmittel enthaltenden, zum Sterilisieren bestimmten Behälter sowie zu deren Entfernung dient. Ein Ventil 3 ermöglicht
die Einführung von Dampf in den Innenraum 1 des Autoklavs, wobei der Dampf über das mit einer Vielzahl von Perforationen 5
versehene Rohr 4 verteilt wird. Ein weiteres Ventil 6 ermöglicht die Einführung von Druckluft. Dank dem perforierten Rohr 4 wird
im Autoklav eine homogene Mischung erzielt, die einerseits aus in diesem schon vorhandener Luft und Dampf, anderseits aus dem
neu eingespritzten Dampf besteht, wobei dieser Homogenisierungsvorgang durch die Mischwirkung eines Gebläses 7 in vorteilhafter
Weise vervollkommnet wird.
Ein Ventil 8 ermöglicht die Abführung der im Autoklav vorhandenen Luft-Dampf-Mischung. Ein weiteres Ventil 9 ermöglicht
das Einspritzen von Wasser, entweder in zerstäubter oder in nicht zerstäubter Form, wobei dieses Wasser die die Lebensmittel enthaltenden
Behälter nicht erreicht bzw. berührt.
Die Anlage weist ferner ein Ventil 10 zur Einführung von Kühlwasser auf, welches letztere in fein zerstäubter Form über
das mit den Düsen 12 versehene Rohr 11 mit den Behältern in Berührung zu kommen bestimmt ist.
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Schliesslich ist ein Dränungsventil 13 zur Entleerung des
kondensierten Wassers aus dem Autoklav vorgesehen, wobei nach erfolgter Entleerung das genannte Ventil den im Autoklav vorhandenen
Ueberdruck entspannt und einen atmosphärischen Druck erzeugt, um das Oeffnen des Autoklavs und das Entfernen der
sterilisierten Behälter zu ermöglichen.
Es ist auch eine nicht dargestellte Programmiertafel für die automatische Steuerung aller Verfahrensschritte nach Massgabe eines Temperaturprogrammes und eines Druckprogrammes
vorgesehen, wobei die Tafel eine Mehrzahl von Spuren für die Steuerung der verschiedenen Funktionen aufweist.
Der Betrieb der vorangehenden Anlage wird nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben und besteht in der
Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens.
Nachdem die zu sterilisierenden, mit Lebensmitteln gefüllten Büchsen in das Innere des Autoklavs 1 eingesetzt worden
sind, wird der Deckel 2 geschlossen und ein dichter Verschluss des Autoklavs erzielt. Ein Ventil 3 zur Einführung von Dampf
wird geöffnet, wodurch der Dampf über die im R)hr 4 vorgesehenen
Düsen 5 in den Innenraum des Autoklavs eindringt. Als Folge steigt sowohl die Autoklavtemperatur wie auch der Autoklavdruck.
Das Ventil 8 wird dann für eine zur Abführung einer erwünschten Luftmenge notwendige Zeitdauer geöffnet und der
Autoklavdruck auf einen bestimmten Wert gesenkt, der niedrig genug ist, damit der Druck innerhalb der Behälter im Vergleich
mit dem Druck ausserhalb derselben nicht übermässig wird,um ein mögliches Zusammenbrechen der Behälter zu vermeiden.
Umgekehrt kann das Ventil 6 zur Einführung von Luft geöffnet werden, um den Autoklavdruck zu erhöhen und eine mögliche
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Aufquellung der Behälter zu vermeiden.
Wenn die Anlage ein Gebläse aufweist, wird dieses vorzugsweise vom Beginn bis zum Ende des Sterilisierverfahrens in Betrieb
gehalten. Sobald die im Autoklav zu herrschen bestimmte Temperatur erreicht wird, d.h. wenn beispielsweise im Autoklav
1400C erreicht wird, um in den Behältern beispielsweise 125°C zu
erzielen, schliesst das zum Einspritzen von Dampf bestimmte Ventil 3 und öffnet sich in Ansprache auf eine Senkung der Temperatur
auf einen Wert, der unter 1400C liegt, für einen Moment
wieder, und so fort, während der Zeitdauer des aufrecht zu erhaltenden Temperaturniveaus' von 1400C. Vom Beginn dieser Periode
an nähert sich die Temperatur im Jnnern der Behälter derjenigen, die im Autoklav herrscht, wodurch der Druck in den Behältern
anwächst.
Zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtes der Drucke, d.h. zur Aufrechterhaltung des anfänglichen Ueberdruckes, der
ausserhalb der Behälter, bzw. im Autoklav in Bezug auf den im Innern der Behälter herrschenden Druck, herrscht, wird der
Autoklavdruck durch Einführung von Druckluft durch das Ventil 4 erhöht, wobei dieser Verfahrensschritt durch Anwendung einer zu
diesem Zweck ausgebildeten Programmiervorrichtung in vorteilhafter Weise automatisiert werden kann.
Sobald die Temperatur von 125°C in den Behältern erreicht
wird, kann die erfindungsgemässe Anlage gemäss den nachfolgend als Beispiele beschriebenen Verfahrensvarianten betätigt werden.
Nach einem ersten Verfahren wird ein Teil der Luft-Dampf-Mischung über das Ventil 8 abgeführt und Druckluft über
das Ventil 6 eingeführt. Die Verfahrensschritte der Einführung von Druckluft und diejenigen der Abführung der Luft-Dampf-Mischung
können wechselweise oder gleichzeitig durchgeführt werden.
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Diese Verfahrensschritte können ebenfalls mittels der Programmiervorrichtung
in vorteilhafter Weise gesteuert werden und dann, sobald die Autoklavtemperatur von 1400C auf 125°C gefallen ist, d.h. von
der maximalen Temperatur, die im Autoklav durch Einführung von Dampf entwickelt wurde, auf die zur Sterilisierung der die Lebensmittel
enthaltenden Behälter notwendige Temperatur, abgestellt werden.
Nach einem zweiten Verfahren wird das Ventil 9 geöffnet, um'Wasser, das auch zerstäubt sein kann, einzuspritzen, wogegen
das Ventil 6 Druckluft einführt. Die Verfahrensschritte der Einführung von Luft und Wasser erfolgen stossweise und können
sowohl wechselweise wie auch gleichzeitig durchgefülirt werden. Der Betriebszyklus kann auch in diesem Fall mittels der Programmiervorrichtung
in vorteilhafter Weise gesteuert werden und dann, sobald die Autoklavtemperatur von 1400C auf 125°C gefallen
ist, abgestellt werden, wobei die letzterwähnte Temperatur die vorbestimmte Sterilisiertemperatur für die die Lebensmittel enthaltenden
Behälter ist.
Nach einem dritten Verfahren, welches das vorerwähnte erste Verfahren mit dem vorerwähnten zweiten Verfahren kombiniert,
wird in der ersten Phase dem ersten Verfahren gefolgt, d.h. es wird Druckluft stossweise eingeführt und ein Teil der
Luft-Dampf-Mischung stossweise abgeführt, worauf dem zweiten Verfahren gefolgt wird, um Luft und Dampf zu ersparen und den
Innenraum des Autoklavs schneller abzukühlen.
Es ist beachtenswert, dass vor oder nach einer Temperatursenkungsperiode,
d.h. wenn die Temperatur und der Druck stabil sind, nur das erste Verfahren ausgeübt werden kann, da
nur dieses das Konstanthalten der Temperatur und des Druckes ermöglicht. Hingegen kann das zweite Verfahren nur dann ver-
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wendet werden, wenn eine Senkung der Temperatur bei konstantem Druck bezweckt wird, da bei konstanter Temperatur die Verfahrensschritte
der Einführung von Luft nicht durchführbar sind, sondern
nur Verfahrensschritte zur Einführung von Wasser, die mit Verfahrens schritten zur Einführung von Dampf alternierend durchgeführt
werden.
Wenn eine Programmiervorrichtung verwendet wird, kann diese in vorteilhafter Weise eine Spur aufweisen, die die Wahl
einer der zwei erstbeschriebenen Verfahren ermöglicht, insbesondere mit Hilfe einer ersten Perforation für das erste Verfahren
und einer zweiten Perforation für das zweite Verfahren oder mit HiKe einer ersten Perforation in einer ersten Spur für das
erste Verfahren und einer zweiten Perforation in einer zweiten Spur für das zweite Verfahren.
Nachdem eine Senkung der Autoklavtemperatur, die wie vorangehend beispielsweise von 1400C bis 125°C festgesetzt wurde,
mit Hilfe der beschriebenen Verfahren, entweder allein oder kombiniert, erreicht worden ist, wird die für die Behälter festgesetzte
Endtemperatur für eine bestimmte Zeitdauer aufrecht erhalten. Nach Ablauf dieser Zeitdauer erfolgt das Abkühlen des
Autoklav-Innenraumes und der in diesem befindlichen Behälter durch Einführung von Wasser über das Ventil 10; dabei kommt
das Wasser dank der im Wasserrohr 11 vorgesehenen Düsen 12 in fein zerstäubter Form mit den Behältern in Berührung.
Während dieser Kühlungsphase muss der Autoklavdruck kontinuierlich gesteuert werden, um ihn bei einem erwünschten
Wert zu halten und die Behälter vor einem übermässigen inneren oder äusseren Druck zu schützen. Diese Drucksteuerung wird
durch Oeffnen des zur Einführung der Druckluft bestimmten Ventils 10 gewährleistet, wenn der Druck erhöht werden soll, oder
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durch Oeffnen des zur Abführung der aus Druckluft und Dampf bestehenden Mischung bestimmten Ventils 8, wenn der Druck gesenkt
werden soll.
Obwohl nur eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage und zwei Beispiele des Betriebsverfahrens, die allein oder
in Kombination durchgeführt werden können, beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass eine beliebige Anzahl von zweckmässigen Aenderungen vorgenommen
werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung oder
ihrem Geist abzuweichen^,
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Claims (16)
1. Verfahren zum Sterilisieren, insbesondere von Lebensmittel enthaltenden und in einen mittels Dampf geheizten Autoklav-Sterilisator
gesetzten Behältern, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem die Autoklavtemperatur durch Einspritzung von Dampf in
den Autoklav auf einen Wert gebracht wird, der offenbar höher ist als die Sterilisiertemperatur, die Autoklavtemperatur rasch
gesenkt wird, ohne den Autoklavdruck zu senken, bis ein Temperaturwert erreicht wird, der gleich oder etwas höher ist als
die Sterilisiertemperatur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Senkung der Autoklavtemperatur durch stossweise Einführung
von Druckluft in den Autoklav und durch stossweise Abführung eines Teils der so erzielten Dampf-Luft-Mischung aus
dem Autoklav durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte der Einführung von Luft und die Verfahrensschritte
der Abführung der Dampf-Luft-Mischung wechselweise durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte der Einführung von Druckluft und die
Verfahrens schritte der Abführung der Dampf-Luft-Mischung gleichzeitig
durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Senkung der Autoklavtemperatur durch stossweise Einführung
von Luft und stossweise Einführung von Wasser durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einführen des Wassers dieses mit den zu sterilisierenden
Behältern nicht in Berührung kommt.
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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser zerstäubt und in zerstäubter
Form eingeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7>, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte der Einführung von Luft und die Verfahrensschritte der Einführung von Wasser wechselweise
durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte der Einführung von
Luft und die Verfahrensschritte der Einführung von Wasser gleichzeitig durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Senkung der Autoklavtemperatur durch
stossweise Einführung von Druckluft, stossweise Abführung eines Teils der Dampf-Luft-Mischung und anschliessende stossweise
Einführung von Druckluft und Wasser durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend Druckluft stossweise eingeführt und die Dampf-Luft-Mischung
stossweise abgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter anschliessend durch
Einführung von zerstäubtem Wasser in den Autoklav abgekühlt werden, wobei das Wasser mit den Behältern in Berührung kommt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Autoklavdruck während des Kühlvorganges konstant gehalten
oder nach Programm gesteuert wird.
14. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Autoklav
mit einer Vorrichtung zum Einführen von Dampf, einer Vorrichtung zum Einführen von Druckluft, einer Vorrichtung zum
Einführen von Wasser, vorzugsweise in zerstäubter Form, einer
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Vorrichtung zum Abführen der im Autoklav vorhandenen, aus Luft und Dampf bestehenden Mischung, einer Vorrichtung zum Einführen
von zerstäubtem Kühlwasser und einer Dränungsvorrichtung.
15. Anlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Gebläse zur Durchmischung der im Autoklav vorhandenen Mischung.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einspritzen von Dampf ein Ventil aufweist, welches ein perforiertes Rohr speist, das
zur Erzielung einer guten Verteilung des Dampfes im Autoklav vorgesehen ist.
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