DE2508164A1 - Vorrichtung zum bereiten von sterilisiertem feststoffmaterial - Google Patents

Vorrichtung zum bereiten von sterilisiertem feststoffmaterial

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Description

1877
DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
The A.P.V. Company Limited Manor Royal, Crawley, Sussex / England
"Vorrichtung zum Bereiten von sterilisiertem Peststoffmaterial"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereiten von sterilisiertem teilchenförmigen! Feststoffmaterial unter Verwendung eines Sterilisationsbehälters, der mittels hohler Wellenstummel um eine allgemein horizontale Achse drehbar gelagert ist und eine solche Gestalt aufweist, daß er bei der Drehung dem eingefüllten Material eine taumelartige Bewegung erteilt, und bei der ein Fluid-Einlaß vorgesehen ist, der durch einen der hohlen Wellenstummel geführt ist.
Die neue Vorrichtung dient vor allem zur Hitzebehandlung von teilchenförmigen! Feststoffmaterial und ist besonders geeignet für die chargenweise Sterilisation dieser Feststoffe.
Bei der Behandlung von Materialien, insbesondere Lebensmitteln, ist es für eine aseptische Verpackung oder für andere sterile Verpackung notwendig, daß die Behandlungsverfahren das Material
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sterilisieren müssen, und daß weiterhin Vorsorge getroffen werden muß, um diese Sterilität aufrechtzuerhalten, bis das Material endgültig verpackt ist.
Es sind verschiedene kontinuierliche Verfahren vorgeschlagen worden, um Feststoffe zu sterilisieren und sie direkt in ein steriles Verpackungssystem, z.B. eine aseptische Dosenfülleinrichtung oder zu aseptischen Vorratstanks zu leiten. In vieler Hinsicht ist es jedoch vorteilhafter, auf der Basis einen chargenweisen Systems zu arbeiten, insbesondere, weil diese Arbeitsweise eine positive Kontrolle der Sterilisationszeit zuläßt.
Es sind verschiedene Formen von Apparaten oder Vorrichtungen bekannt, um chargenweise teilchenförmige Feststoffe durch Hitze zu behandeln. Keine dieser Vorrichtungen ist jedoch für sich geeignet, um eine chargenweise Sterilisation durchzuführen.
Die Erfindung geht von der Entdeckung aus, daß eine zuverlässige Sterilisation in einer Vorrichtung erhalten werden kann, welche einen Behälter aufweist, der um hohle Wellenstummel um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar gelagert und so geformt ist, daß er während der Rotation dem Feststoffmaterial eine taumelartige Bewegung erteilt, und zwar dadurch, daß sich die Form oder Umrißgestalt desjenigen Abschnittes des Behälters, auf dem sich jeweils das Feststoffmaterial befindet, ändert. Diese taumelartige Bewegung hilft nicht nur dazu, die Teilchen der
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Hitze auszusetzen, welche von einem Dampfstrom oder Dampfstrahl erhalten wird, der in den Behälter eingeführt wird und/oder durch die Hitze, die durch die Wand des Behälters geleitet wird, z.B. von einem Dampfmantel aus, sondern diese Anordnung ermöglicht es auch, daß der Behälter zum Mischen, z.B. mit einer Soße verwendet werden kann, nachdem die Sterilisation der Peststoffteilchen beendet ist.
Behälter dieser Art sind im Stand der Technik zum Mischen und Trocknen bekannt. Jedoch werden diese Behälter normalerweise beladen und entleert durch eine einzige Zugangstür, die im Abstand von der Drehachse angeordnet ist, so daß die Beladung und Entladung durch Schwerkraft erfolgt. Eine solche Schwerkraftentladung durch eine offene Tür ist für die Sterilisation von Peststoffmaterialien ungeeignet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, und zwar unter Verwendung eines Behälters der zuletzt genannten Art, wobei jedoch die Vorrichtung so weitergebildet wird, daß mit dieser Vorrichtung eine zuverlässige, insbesondere chargenweise, Sterilisation der Feststoffteilchen erfolgen kann, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß auch bei der Entladung die Sterilisation im vollen Umfange aufrechterhalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Aus-
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laßventil an einer Stelle im Abstand von der Drehachse vorgesehen ist j welches in einen Abführkanal für das Feststoffmaterial führt, der seinerseits durch einen der hohlen Wellenstummel nach außen reicht, und daß eine Speiseleitung für Reinigungs- und Sterilisationsflüssigkeit vorgesehen ist, die ebenfalls durch einen der hohlen Wellenstummel ragt, derart, daß der Abführkanal in Vorbereitung der Entleerung des Behälters während seiner Drehbewegung gereinigt und sterilisiert werden kann. Bei dieser Anordnung wird die taumelartige Bewegung, die den Feststoffteilchen erteilt wird, erstmals zur Sterilisation ausgenutzt, wobei die zum Mischen oder Trocknen bekannten Vorrichtungen derart abgewandelt sind, daß zum Abführen des sterilisierten Materials jede Gefahr ausgeschlossen wird, daß die Sterilisation nicht aufrechterhalten bleibt. Gleichzeitig ergibt sich eine sehr kompakte einfache Bauweise, die die Bedienung nicht beeinträchtigt, und welche sicherstellt, daß die sterilisierten Feststoffteilchen von außen nicht störend beeinflußt werden können.
Vorzugsweise reicht die Speiseleitung durch den gleichen hohlen Wellenstummel wie der Abführkanal.
Der Behälter oder Kessel ist vorzugsweise mit einem Mantel versehen, so daß Dampf oder Kühlwasser durch den Mantel geleitet werden kann.
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— cz —
Der Fluideinlaß kann stationär innerhalb des hohlen Valenstummeis angeordnet sein und kann aus einer Rohrleitung bestehen, die in den Kopfraum nahe der Oberseite des Behälters nach oben abgekröpft ist.
Eine Belüftungs- und Fluidentladungsleitung kann über den gleichen Wellenstummel wie der Fluideinlaß geführt sein. Dieses Rohr kann normalerweise stationär ausgebildet, jedoch einstellbar angeordnet sein, um eine Doppelfunktion zu erfüllen.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Behälter aus zwei im wesentlichen konischen Abschnitten, die an ihrer Basis durch einen kurzen zylindrischen oder kugelförmigen Abschnitt miteinander verbunden sind. Die Drehachse ist diametral zu dem zylindrischen Abschnitts und das Entladeventil ist im Bereich der Spitze eines konischen Abschnittes. Die Spitze des anderen konischen Abschnittes kann dann eine Zugangs- oder Beladetür besitzen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
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Pig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Stirnansicht mit Blick in Richtung der Drehachse, wobei in Fig. 2 der Behälter in einer anderen Stellung als in Fig. 1 gezeigt ist.
Gemäß der Zeichnung sind zwei Stützplattformen 11 vorgesehen, die auf Rahmengliedern 12 angeordnet sind und Lagerböcke 13 tragen. Ein Sterilisationsbehälter 14 besteht aus zwei 90°-konischen Abschnitten 15 und l6, die an ihrer Basis durch einen zylindrischen Abschnitt 17 miteinander verbunden sind. Der Behälter ist mit hohlen Wellenstummeln 18 und 19 in den Lagerblöcken 13 montiert, so daß der Behälter um eine horizontale Achse rotieren kann, die diametral durch den zylindrischen Abschnitt 17 reicht. Ein Antriebsritzel ist bei 21 gezeigt. Jeder hohle Wellenstummel 18 und 19 ist mit einer Verteileranordnung 22 versehen, mit deren Hilfe Betriebsleitungen für Luft, Wasser, Dampf und für elektrische Energie dem rotierenden Behälter Ik zugeführt werden können. Für eine bessere Deutlichkeit in der Darstellung sind die Einzelheiten der Verbindungen in diesen Verteilern nicht gezeigt. Der Behälter 1*J ist mit einem Mantel 23 versehen, dem Dampf oder Kühlwasser nach Bedarf über Leitungen zugeführt werden kann, von denen eine bei 23a gezeigt ist. Eine Ausgangsleitung ist bei 23b wiedergegeben.
Drehdichtungen, die mit dem Produkt in Berührung kommen können, werden durch ein Sterilisationsmedium wie Dampf bestrichen, welche Sterilisationsmittel über bei k2 angedeutete Leitungen auch andie Dichtungen der Ventilstößel oder dergl. herangeführt
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werden.
Die Spitze des konischen Abschnittes 15 ist mit einer Zugangsund Beladungstür 24 versehen. Die Spitze des konischen Abschnittes 16 weist ein pneumatisch betätigbares Feststoffentladungsventil 25 auf, welches an eine Entladungsleitung 26 angeschlossen ist, die fest mit den Behälter verbunden ist und koaxial entlang dem hohlen Wellenstummel 18 geführt ist, und zwar zu einer rotierenden aseptischen Dichtung 43· An diese kann eine stationäre Leitung angeschlossen werden, die zu einem aseptischen Vorratstank oder einem aseptischen Verpackungsapparat geführt ist. Dampf zum Sterilisieren der stromabwärtsliegenden Zonen des Ventils 25 und der Leitung 26 wird von einer Leitung 41 erhalten, und zwar über ein pneumatisch betätigbares Ventil 29· Die Leitung 26 kann, 'falls erforderlich, auch innerhalb des Mantels 23 entlanggeführt werden. Eine pneumatische Kontrolle für die Ventile 25 und 29 ist bei 28 angedeutet.
Der Wellenstummel 19 trägt im wesentlichen stationäre Elemente in Form einer Dampf- oder anderen Fluideinlaßleitung 31, einer Belüftungs- und Auslaßleitung 32 und einem Temperaturfühler 33· Das Rohr 31 erstreckt sich von der Drehachse fort in den Kopfraum oberhalb des Materialkessels 14. In dieser Stellung ist das Auslaßende 34 abgebogen, um das Abtropfen zu verhindern sowie einen langsamen Fluidfluß an der Außenseite des Rohres 31 entlang. Die Dampf- und die anderen Fluidquellen sind bei 45 und 46 angedeutet .
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Das Rohr 32 erstreckt sich im allgemeinen parallel zur Drehachse und gelangt dann durch eine ellenbogenförmige Biegung in eine Stellung, in der sichtias Ende etwa 90° gegenüber der ursürünglichen Richtung erstreckt. Wie dargestellt, weist das Rohr 32 einen Filter 35, z.B. vom Glockenformfcyp, an seinem Ende auf. Die Stellung kann in die Position nach Fig. 2 eingestellt werden, falls dies erforderlich ist, und zwar mit Hilfe einer Trommel, die bei 47 gezeigt ist. Auch ist der Filter 35 abnehmbar und kann durch einen Sprühkopf oder einen anderen Düsenapüarat ersetzt werden, um die Innenseite des Behälters 14 zu reinigen.
Das äußere Ende des Rohres 31 ist an eine Dampfauelle 45 zur Sterilisation anschließbar und ist darüberhinaus an Quellen anschließbar, die bei 46 angedeutet sind und sterilisierte Luft oder andere geeignete sterilisierte Gase oder ander Gasmischungen aufweist, die nachfolgend lediglich als sterilisierte Gase bezeichnet werden. Auch kann ein Anschluß an eine Versorgungseinrichtung für Zusatzflüssigkeiten erfolgen, die mit dem zu sterilisierenden Material gemischt werden sollen. Das Rohr 32 ist über einen sterilisierenden biologischen Filter 48 geführt, wenn es als Belüftungsrohr funktionieren soll, so daß angesaugte Luft während möglicher Kühlphasen des Zyklus die Sterilisation nicht beeinträchtigt. In der Stellung nach Fig. 2 kann das Rohr auch als Entladungsleitung verwendet werden, welche den Filter 48 umgibt und durch welche die Hauptmasse der Flüssigkeitsphase im Behälter zu einem Vorratsgefäß 49 geführt wird.
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Um die Sterilisationszeit kontrollieren zu können, ist ein Temperaturmeßgerät vorgesehen, welches die Sterilisationstemperatur und die Zeit integriert und automatisch den Apparat kontrolliert, um die Sterilisationsstufe zu beenden, wenn ein vorgegebener Wert, z.B. eine Sterilisationsdauer von 20 Minuten bei einer Temperatur von 121°C (oder ein anderer äquivalenter Sterilisationswert) erreicht worden ist.
Der Behälter kann zur Sterilisation sowie zur Nachsterilisationsbehandlung verwendet werden, z.B. zum Einmischen mit einer Soße, die über die Leitung 31 zugeführt wird. Vor der Abführung der Peststoffe, und zwar entweder im gemischten oder ungemischten Zustand über das Ventil 25 müssen die auf derAbströmse-ite des Ventils liegenden Abschnitte sowie die Leitung 26 durch Dampf sterilisiert werden, der über das Ventil 29 und die Leitung zugeführt wird. Dieser Sterilisationsvorganp; kann ausgeführt werden, während der Behälter rotiert. Um den Behälter über das Ventil 25 entladen zu können, muß sich die Spitze des konischen Abschnittes 16 unterhalb der Drehachse befinden, so daß das Material nach unten ablaufen kann zum Auslaß des Ventils 25 hin. Sterilisationsluft unter Druck wird dabei durchüie Leitung 31 zugeführt um sicherzustellen, daß das zu entladende Material durch die Leitung 26 und durch den Wellenstummel 18 in einen entsprechenden sterilen Vorratsbehälter 49 gelangen kann, von dem eine sterile Verpackungs- oder Doseneinfülleinrichtung gespeist wird.
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Als Beispiel wird darauf hingewiesen, daß der dargestellte Behälter einen inneren Durchmesser von etwa 1,80 m bis 2,oo m besitzen kann, und daß eine Charge an Lebensmitteln etwa 1,5 t d.h. 1.500 kg wiegen kann. Die Drehgeschwindigkeit liegt beispielsweise zwischen 3 und 10 Umdrehungen/min. Auch kann der Drehantrieb intermittierend arbeiten, d.h. eine Umdrehung mit einer Drehgeschvjindigkeit von 5 Umdrehungen/min, jeweils nach Ablauf einer Minute.
Es wird darauf hingewiesen, daß das Rohr 32 von der Drehachse abgesetzt ausgebildet ist.
Die Versetzung liefert einen Abstand zwischen dem Filter oder dem Sprühball und dem Kessel, wenn sich das Rohr in der aufrechten Stellung befindet. In der nach unten gerichteten Stellung des Filters ist dieser so nahe wie möglich an der Kesselwand, so daß das Maximum an Kochflüssigkeit nach dem Kühlen abgezogen werden kann. Es wird außerdem darauf hingewiesen, daß man hierdurch ein hohes Ausmaß an Einstellbarkeit für den Abstand des Sprühballes vender Oberfläche besitzt, die gesäubert werden soll. Diese Einstellbarkeit erhält man durch Einstellung der Winkelstellung des Rohres 32.
Bei einem Beispiel der Anwendung der Vorrichtung dient diese dazu, um ein steriles Lebensmittelprodukt zu bereiten, welches diskrete Teilchen von ähnlicher Größe enthält, z.B. etwa 2 cm dicke
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Fleischwürfel sowie Gemüse in einer Soße. Man erhält diese Zubereitung durch folgende Schritte:
den
1. Es werden die Teilchen in Behälter eingefüllt und Wasser oder
andere Flüssigkeit, die von einer vorhergehenden Charge abgezogen worden ist, zugegeben.
2. Man läßt den Behälter kontinuierlich oder intermittierend nach Wunsch drehen.
3. Man führt Dampf durch Rohr 31 zu und führt kontinuierlich durch das in aufrechter Stellung befindliche Rohr 32 eine Abführung des oberen Ablaufs durch, bis die Temperatur der Teilchen und der Kopfflüssigkeit den gewünschten Wert erreicht hat. Man hält diese Temperaturüoer die erforderliche Kochzeit.
4. Darauf wird der Dampf abgeschaltet und durch unter Druck stehende sterile Luft ersetzt, während man eine Kühlphase durchläuft, indem Wasser dem Mantel zugeleitet wird, bis das Produkt die gewünschte Temperatur erreicht hat.
5. Man unterbricht die Drehung, schwenkt das Rohr 32 nach unten und bläst die Kochflüssigkeit durch den Luftdruck im Kopfraum aus.
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6. Darauf wird das Rohr 32 in die aufrechte Stellung geschwenkt und sterile Soße durch Leitung 31 zugeleitet. Diese Soße ist zuvor durch irgendeine der bewährten Methoden behandelt worden und in einem sterilen Behälter bis zur Verwendung aufbewahrt. Luft wird durch die Leitung 32 während dieser Operation abgeleitet, um den Druck konstant zu halten.
7. Darauf wird der Behälter wieder rotiert, um die Soße und die Feststoffe zu mischen. Danach wird der Behälter zum Stillstand gebracht, und zwar in einer Stellung, in der sich das Entladeventil 25 in der Bodenposition befindet.
8. Danach wird das Ventil 25 geöffnet und das Produkt durch die Entladeleitung 26 zu einem Füllbehälter geblasen, worauf
9. das Ventil 25 geschlossen und der Vorratsbehälter isoliert werden, worauf die Beladetür geöffnet und der Zyklus wiederholt wird.
Zwei große Vorteile der Vorrichtung und des Verfahrens bestehen darin, daß jedes besondere Feststoffteilchen genau die gleiche Hitzebehandlung erhält, und daß diese Hitzebehandlung aufgezeichnet werden kann.
Verschiedene Modifikationen können innerhalb des Rahmens der Erfindung vorgenommen werden. So kann das Antriebsritzel 21 durch einen entsprechenden Kettenantrieb ersetzt werden. Auch läßt sich
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der zylindrische Abschnitt 17 durch einen kugelförmigen Abschnitt oder durch einen andersartig im Querschnitt gekrümmten Abschnitt ersetzen.
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    (l) Vorrichtung zum Bereiten von sterilisiertem, teilchenförmigen! Feststoffmaterial, insbesondere Lebensmittel, unter Verwendung eines Sterilisationsbehälters, der mittels hohler Wellenstummel um eine allgemein horizontale Achse drehbar gelagert ist und eine solche Gestalt aufweist, daß er bei seiner Drehung dem eingefüllten Material eine taumelartige Bewegung erteilt,und bei der ein Fluideinlaß vorgesehen ist, der durch den einen der beiden hohlen Wellenstummel geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslaßventil (25) an einer Stelle im Abstand von der Drehachse vorgesehen ist, welches in einen Abführkanal (26) für das Feststoffmaterial führt, der seinerseits durch einen der hohlen Wellenstummel (18,19) nach außen reicht, und daß eine Speiseleitung (1Jl) für Sterilisations-und Reinigungsfluid vorgesehen ist, die ebenfalls durch einen der hohlen Wellenstummel ragt, derart, daß der Abführkanal (26) in Vorbereitung der Entleerung des Behälters (14) während der Rotation gereinigt und sterilisiert werden kann.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung für Reinigungsund Sterxlisationsfluxd durch den gleichen hohlen Wellenstummel wie der Abführkanal geführt ist.
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    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
    ge kennzeichnet, daß der Behälter (14) einen Mantel für Heiz- oder Kühlmittel aufweist.
    4. Vorrichtung nach irgendeinen der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Pluideinsatz stationär in dem hohlen Wellenstummel angeordnet ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluideinlaß aus einem abgekröpften Rohr (31) besteht, dessen oberes Ende (31O in den Kopfraum nahe der Oberseite des Behälters (14) geführt ist.
    6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlüftungs- und Pluidableitungsleitung (32) vorgesehen ist, welche durch den gleichen hohlen Wellenstummel (19)s wie der Fluideinlaß (3D geführt ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungs- und Fluidabführungsleitung (32) normalerweise im Betrieb stationär angeordnet, jedoch zurAnpassung an die Doppelfunktion verstellbar ausgebildet ist.
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    8. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1*0 aus zwei konischen Abschnitten (15,16) besteht, die an ihrer Basis durch einen kurzen zylindrischen oder kugelschalenförmigen Abschnitt (17) verbunden sind.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Behälters (14) diametral durch den/zylindris-chen oder kugelschalenförmigen Abschnitt (17) läuft und das Abführventil (25) sich an der Spitze des einen konischen Abschnittes (16) befindet.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennz e i c h η et, daß die Spitze des anderen konischen Abschnittes (15) eine Zugangs- und Beladetür (24) aufweist.
    11. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um Drehdichtungen,die mit dem Produkt in Berührung gelangen können, mit einem Sterilisationsmedium, wie Dampf, zu bestreichen.
    12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sterilisationsmeßeinrichtung vorgesehen ist, welche die Sterili-
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    sationseffektivitä-t gegenüber der Zeit integriert und einen Sterilisationsvorgang beendet, wenn ein vorgewähltes Integral erreicht worden ist.
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