DE2524079C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Frfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Gegenständen in einem abgedichteten Kessel oder Autoklaven nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3.

Die Verwendung von Kunststoffbeuteln als Behälter für Flüssigkeiten, die sterilisiert werden müssen, ist bekannt. Ein wesentliches Problem bei der Verwendung solcher Beutel besteht darin, daß das Kunststoffmaterial, aus dem sie gefertigt sind, eine relativ niedrige Erweichungs- oder Zerstörungstemperatur aufweisen, beispielsweise 105° bis 125°C Während eines Sterilisierungsvorganges kann der Beutelinhalt, der teilweise aus Luft bestehen kann, expandieren und zusammen mit dem Vorhandensein von flüchtigen Gasen in dem Beutel zu einem Druckanstieg innerhalb des Beutels führen. Wenn die Druckdifferenz zwischen Innenseite lind Außenseite des Beutels hinreichend groß wird, kann der Beutel aufreißen. Dies tritt gewöhnlich an der Schweißnaht und insbesondere dann auf, wenn die Temperatur innerhalb des Autoklaven sich dem Erweichungspunkt des Kunsti-loffmateriais, aus dem der Beutel besteht, nähert oder diesen erreicht.
Eine übliche Methode, um dieses Problem zu lösen, besteht darin, dem Dampf in dem Autoklaven Luft zuzusetzen, indem der Autoklav an eine getrennte Druckluftquelle angeschlossen wird. Das Ergebnis des Einsetzens eines Dampfluftgemisches in den Kessel

ίο besteht darin, die Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Beutel herabzusetzen oder auf null zu bringen, während gleichzeitig eine Sterilisiertemperatur aufrecht erhalten wird, die niedriger ist als die des Dampfes allein bei äquivalentem Gesamtdruck (hervorgerufen durch Dampf und Luft) außerhalb des Beutels. Dieses Verfahren hat jedoch einen schwerwiegenden Nachteil. Unter bestimmten Sterilisierbedingungen nämlich haben Dampf und Luft die Tendenz, innerhalb des Kessels Schichten zu bilden, mit dem Ergebnis, daß die Beutel abhängig von ihrer Position innerhalb des Kessels platzen, überhitzt werden oder auch nicht sterilisiert sind.

Aus der DE-OS 23 22 698 sind ein Verfahren und eine Verrichtung der eingangs genannten Art bekannt, das vor allem für die Sterilisierung von Flaschen geeignet ist und wobei das Kondensat als Kühlmittel für die zu sterilisierenden Gegenstände verwendet wird. Hierbei wird das Kondensat sterilisiert, indem es durch den Autoklaven, zumindestens während eines Teils der

)" Sterilisierzyklus rezirkuliert wird, bevor es als Kühlmittel Anwendung findet. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Kontamination bei der Abkühlung vermieden, die bei Verwendung eines externen Kühlmediums bestehen würde. Dies ist jedoch zum Sterilisieren von flexiblen

i^r> Kunststoffbeuteln, die Flüssigkeiten enthalten, nicht geeignet, da hierdurch die vorstehend genannten Probleme nicht beseitigt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff

4<> des Anspruchs 1 bzw. 3 zu schaffen, bei denen die Gefahr eines Platzens, Überhitzens oder Nichtsierilisicrens der Gegenstände vermieden wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Weitere

■f) Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran Sprüchen enthalten.

Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Luft, die bei Beginn des Stcrilisiervorgangs den Kessel füllt, zweckmäßig verwendet wird, um die gleiche

on Funktion zu erfüllen wie die bisher üblicherweise verwendete Luft aus einer getrennten Druckluftquelle. Wenn dabei die zu sterilisierenden Gegenstände die Form eines Beutels oder von Beuteln mit darin enthaltener Flüssigkeit besitzen, kann die Luft, welche mit dem Kondensat durch den Kessel rezirkuliert wird, dazu dienen, die Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Beutel zu verringern oder auf null zu bringen. Weil darüberhinaus die Luft mit dem Kondensat gemischt wird, bevor das letztere rezirku-

bo liert wird, wird das Problem der Schichtenbildung, die bei Verwendung einer getrennten Druckluftquelle auftritt, eliminiert. Ein Dampfluftgemisch kann in dem Kessel gebildet werden mit einem Überdruck von 0,2 bis 0,22 at und bei einer Temperatur von beispielsweise

b5 115°C, was zu einer wirkungsvollen Sterilisation der Beutel und ihres Inhalts führt ohne die Gefahr, daß die Beutel aufreißen oder platzen.
Obwohl es möglich ist, die Mischung der Luft mit dem

Kondensat und die Rezirkulation des Gemisches durch den Kessel nur während eines Teils des Sterilisierzyklus vorzusehen, beispielsweise zwischen einem Punkt in der Sterilisierperiode, wenn die zu sterilisierenden Gegenstände eine erste vorgegebene Temperatur erreicht haben, und einem Punkt im Abkühbvklus, wenn diese Gegenstände eine zweite Temperatur erreicht haben, wobei die ersten und zweiten Temperaturen niedriger sind als die Temperatur, bei der die Druckdiffe-enz zwischen innen- und Außenseite der Kunststoffbeutel hinreichend hoch ist, um die Beutel zum Aufreißen zu bringen, ist es bevorzugt, wenn die Luft mit dem Kondensat gemischt und das Gemisch durch den Kessel während des gesamten Sterilisierzyklus rezirkuliert wird.

Es ist vorteilhaft, wenn das Kondensat durch den Kessel mittels einer Pumpe rezirkuliert wird und die Luft mit dem Kondensat dadurch gemischt wird, daß es in dem Kondensat an einer Stelle strorraufwärts der Pumpe in Richtung der Kondensatströmung mitgerissen wird.

Es ist vorteilhaft, weiin das Kondensat nach Beendigung der Sterilisierperiode abgekühlt und das abgekühlte Kondensat durch den Kessel rezirkuliert wird, um so den sterilisierten Gegenstand abzukühlen. Hierbei sollte die Sterilisierperiode so lange dauern, daß die Sterilisation des Kondensatluftgemisches sichergestellt wird. Damit wird erreicht, daß das Kondensat und die Luft hinreichend sterilisiert sind, bevor sie als Kühlmittel verwendet werden. Infolgedessen wird die Gefahr beseitigt, daß die Beutel und ihr Inhalt während der Abkühlung kontaminiert werden.

Ks ist vorteilhaft, wenn die zu sterilisierenden Gegenstände in Form eines oder mehrerer 1 lussigkeit enthaltender Beutel vorliegen, einen oder mehrere Rahmen für die Abstützung der Beutel vorzusehen, wobei jeder Rahmen etwas gegen die Horizontale geneigt angeordnet wird. Das rezirkulicrte Kondensat strömt dann über den Beutel bzw. die Beutel und fließt dann ab, wobei Störungen infolge des Beutelgewichts und des Beutelinhalls vernachlässigbar sind. Um das Abführen des Kondensats zu unterstützen, können die Rahmen vorteilhafterweise mil einer Mehrzahl von Öffnungen versehen werden. Bei Verwendung einer Mehrzahl von Rahmen ist es vorteilhaft, wenn sie in einer oder mehreren vertikalen Reihen angeordnet sind, so daß das Kondensat, das von dem obersten Rahmen in der oder jeder Reihe absickert, kaskadenartig auf die darunter liegenden Rahmen gelangt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme ^r>o auf die Zeichnungen näher erläutert ·.

Fig. 1 zeigt diagrammartig eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

F i g. 2 und 3 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung nach Fig. 1. «

Die in Fig. I dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Druckkessel oder auch Autoklaven 1 mit einer (nicht dargestellten) Tür derart, daß gefüllte Kunststoffbeutel

2 in den Autoklaven für die Behandlung eingesetzt und danach entnommen werden können. Ein Reduzierventil mi

3 steuert den Dampfclr · . -. einer Dampfquelle, während ein Ventil 4 den Zustrom von Dampf in den Autoklaven 1 steuert. Ein sekundärer Druckkessel 5 wird verwendet, um das Kondensat zu sammeln, das sich bildet, wenn die Kunststoffbeutel 2 über den Dampf aus n5 dem Ventil 4 erhitzt werden. Ein automatisches Ventil oder eine Dampffalle 6 ist an den sekundären Kessel 5 über eine Leitung 5a angeschlossen. Ein Luftauslaß ist

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ί<> an eine Luftleitung 7 angeschlossen und ein Kondensatauslaß führt zu einer Ablaufleitung 8. Eine Pumpe 9 ist an den sekundären Druckkessel 5 über eine Kondensatrücklaufleitung 10 angeschlossen, und die Luftleitung 7 führt zur Kondensatrücklaufleitung 10 bis zu einem Punkt nahe der Saugseite der Pumpe 9.

Die Dampffalle 6, die in Fig.2 im einzelnen dargestellt ist, ist eigentlich eine Abwandlung einer üblichen Schwimmerdampffalle. Die Standarddampffal-Ie 6 weist einen Schwimmer auf für die Steuerung eines Ventils in der Ablaufleitung 8 und eine thermostatisch gesteuerte Belüftung, die die in der Falle gesammelte Luft aus dem Kessel abgibt, so daß sie die Hauptfunktion der Dampffalie 6 nicht stört, d. h. die Absetzung von Kondensat während das Absetzen von Dampf verhindert wird. Die Modifikation besteht darin, daß das thermostatisch gesteuerte Ventil in der Luftleitung 7 entfällt, so daß in der Dampffalle 6 gesammelte Luft nur längs der Luftleitung 7 strömen kann, v/ie durch die ausgezogenen Pfeile in Fig.2 angedeutet ist. Die Steuerung des Kondensatablasses durch die Ablaufleitung 8 durch einen Schwimmer Fbleibt jedoch erhalten, wobei der Schwimmer Fdazu dient, ein Ventil Vin dem Kondensatauslaß zu öffnen, wenn sich Kondensat in der Dampffalle 6 gesammelt hat, um das Kondensat in die Ablaufleitung 8 zu dränieren, wie durch die strichpunktierten Pfeile in Fig.2 angedeutet und das Ventil Vzu schließen, wenn das Kondensat abgelassen worden ist, um das Austreten von Dampf zu unterbinden. Die Dampffalle 6 dient zugleich als Pegelstabilisator für den sekundären Kessel 5, da, wenn das Kondensat über den Pegel der Verbindungsleitung 5a zur Dampffalle 6 ansteigt, automatisch das Kondensat abgelassen wird.

Ein Wärmetauscher 11 wird verwendet, um progressiv die Temperatur des Kondensats zu verringern und damit der Kunststoffbeutel 2 und ihres Inhalts während der Abkühlperiode, wenn Kühlwasser über ein Vein! 12 eingespeist wird. Ein umlaufendes Sprühsystem 13 sorgt für eine gute Verteilung des Kühlkondensats über die Gegenstände 2.

Wie in Fig. 3 angedeutet ist, sind die Beutel 2 auf Rahmen oder Borden 14 angeordnet. Die Borde 14 sind in einer Mehrzahl von vertikalen Reihen auf Gestellen 15 angeordnet, und jedes Bord 14 ist etwas gegen die Horizontale geneigt. Wenn Kondensat über den Beutel 2 in dem obersten Bord 14 fließt, sickert es weg und fällt kaskadenartig auf den oder die Beutel 2 im Bord 14 darunter usw. Um die Verteilung des Kondensats über die Beutel 2 und das Wegsickern des Kondensats von den Borden 14 zu unterstützen, kann jedes Bord 14 mit einer Mehrzahl von (nicht dargestellten) öffnungen versehen sein.

Wenn der Autoklav 1 eine große Höhe im Vergleich zu seiner Breite aufweist, können Sprühsysteme ähnlich dem System 13 längs der Seiten des Autoklaven 1 angeordnet werden und ansteile der Sprühdüse 13 oder mit dieser gemeinsam eingesetzt werden.

Der Ablauf der Sterilisation in der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Der Autoklav 1 wird mit Flüssigkeit enthaltenden Beuteln 2, die sterilisiert werden sollen, beladen und die Tür wird verschlossen und verriegelt, um den Autoklaven 1 abzudichten. Das Ventil 4 wird geöffnet, um den Datnpfeinlaß zum Autoklaven 1 zu ermöglichen, und die Pumpe 9 wird in Betrieb gesetzt, um Kondensat aus dem Kessel 5 abzuziehen und um es über die Beutel 2 auf dem Wege über die Sprühdüse 13 zu versprühen. Das versprühte Kondensat gelangt durch den Dampf in dem

Autoklaven 1 in fein verteilter Form und erreicht schnell die Temperatur des Dampfes während der Zeit, in der die Beutel 2 die Sterilisiertemperatur annehmen. Während der Erhitzung der Beutel 2 strömen Luft und Kondensat nach unten infolge der Schwerkraft in den sekundären Kessel 5. Das Kondensat gelangt zum Boden des Kessels 5 und die Luft entweicht über die Dampffalle 6 und die Luftleitung 7. Die Luft, welche durch die Dampffalle 6 und längs Luftleitung 7 strömt, wird in dem Kondensat mitgerissen und homogen zugemischt, das längs der Kondensatrichtlaufleitung 10 infolge der Pumpenwirkung strömt. Die Abmessungen und die Kapazität der Pumpe 9 sind so ausgebildet, daß die Luft im Kondensat keine Kavitationseffekte mit sich bringt und damit die Arbeit der Pumpe 9 beeinflussen und beeinträchtigen könnte.

Infolgedessen wird ein Luftkondensatgemisch in den Autoklaven 1 eingesprüht. Auf diese Weise kann der Druck innerhalb des Autoklaven 1 auf etwa 0,2 bis 0,22 at Überdruck gebracht werden, was dazu dient, daß die Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Beutel 2 zu verringern oder zu eliminieren, während zugleich eine Sterilisationstemperatur von beispielsweise 115°C aufrecht erhalten wird.

Nach Beendigung der Sterilisationsperiode, die lang

genug bemessen wird, um sicherzustellen, daß auch die Kondensatluftmischung sterilisiert wird, wird das Ventil 4, das während dieser Periode geöffnet war, geschlossen.

Das Ventil 12 wird dann geöffnet, um eine progressive Abkühlung des Kondensats zu erzielen. Die Pumpe 9 arbeitet noch immer so daß das Kondensat und die Luft, die immer noch in die Kondensatrücklaufleitung 10 durch die Pumpe 9 mitgerissen wird, über die zu sterilisierenden Beutel 2 versprüht wird und dieses auf eine entsprechende Temperatur abkühlt. Danach wird der Abkühlzyklus beendet und die Pumpe 9 kann stillgelegt werden und das Ventil 12 wird geschlossen.

Während des Abkühlvorganges wird der Autoklav 1 über ein bakteriologisches Ventil (nicht dargestellt) mittels eines Steuerventils und Rückschlagventils (nicht dargestellt) belüftet. Dies verhindert, daß sich in dem geschlossenen System ein Unterdruck infolge der Verringerung der Temperatur und daraus resultierendem Einsaugen von verunreinigter Luft durch irgendwelche Risse oder Lecks ausbildet.

Die Pumpe 9 arbeitet während des Sterilisierzyklus kontinuierlich, d. h. während der Sterilisierperiode und während der Abkühlperiode.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sterilisieren von Gegenständen in einem abgedichteten Kessel oder Autoklaven durch Einlassen von Dampf in den Autoklaven, Abführen von Luft und Kondensat aus dem Autoklaven, und — während mindestens eines Teils des Sterilisierzyklus — Rezirkulation mit einer Pumpe und Aufsprühens des Kondensats auf das Sterilisationsgut, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeführte Luft aus dem Kessel oder Autoklaven mit dem Kondensat gemischt und gemeinsam mit diesem rezirkuliert wird.

2. Verfahren zum Sterilisieren von Gegenständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit dem Kondensat gemischt und das Gemisch durch den Autoklaven während des gesamten Sterilisierzyklus rezirkuliert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Autoklaven, der einen Dampfeinlaß und einen Auslaß für Kondensat und Luft aufweist, an den eine Kammer angeschlossen ist zur Aufnahme von Kondensat und Luft aus dem Autoklaven, welche über eine Rückfuhrleitung mit einer Pumpe mit dem Autoklaven zwecks Rückführung von Kondensat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftleitung (7) die Kammer (5) mit einem Punkt in der Kondensatrücklauflcitung (10) stromaufwärts der Pumpe (9), gesehen in Richtung der Kondensatströmung, verbindet, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß bei Betrieb der Pumpe (9) Luft in der Luftleitung (7) in der Rücklaufleitung mitgerissen und mit dem Kondensat gemischt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dampffallc (6) in der Luftleitung (7) vorgesehen ist mit einem Einlaß (5a) für Luft und/oder Kondensat aus der Kammer (5), einem Auslaß für die Luft und einem Kondensatauslaß (8) für das Ablassen von Kondensat aus der Dampffallc (6).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampffalle (6) so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie nur dann Kondensat aus der Kammer (5) aufnimmt, wenn der Kondensatpegel in der Kammer (5) einen vorgegebenen Wert erreicht.