DE2547294A1 - Verfahren zur thermischen behandlung von produkten, die in wasserdichten behaeltern enthalten sind und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung Tor. Prof-jut en, die in wasserdichten Behältern enthalten sind zum thermischen Austausch zwischen einem Fluid und diesen Produkten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere dient das Verfahren dazu, die Sterilisation mit oder ohne Segendruck oder Überdruck durchzuführen bei Nahrungsmitteln, pharmazeutischen oder anderen Produkten in d^n verschiedensten Frischhaltepackungen, wie Metallbehälter, Beuteln, Behältern, Schalen, aus Aluminium oder aus Kunststoff, oder aber aus Materialien, die aus diesen verschiedenen Stoffen bestehen,

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oder auch aus solchen, die aus Glas bestehen u.s.w.

Es ist insbesondere für die Sterilisation von Nahrungsmitteln bekannt, geschlossene oder offene Gefäse zu benützen, im besonderen Autoklaven, die Drücke und überhöhte Temperaturen, über 100 C, ermöglichen, die entweder ein flüssiges Fluid benützen wie Wasser, in welches die zu sterilisierenden Produkte getaucht sind, oder ein gasförmiges Fluid benützen, wie Dampf oder auf eine geeignete Mischung aus Dampf-Luft oder Dampf-Gas. Diese verschiedenen Verfahren ermöglichen es, das Gefäß auf eine Temperatur und auf einen Druck zu bringen, die, unabhängig von einander, mehr oder weniger beträchtlich sind.

In den Autoklaven, in denen das Ansteigen der Strerilisations-Temperatur und das Abkühlen erreicht werden, in dem man ein flüssiges Fluid wie z. B. Wasser benützt, in welches die Behälter, deren Inhalt sterilisiert werden soll, vollständig eingetaucht werden, wird das Ansteigen der Temperatur durch direkte oder indirekte Heizung erreicht (z.B. Heizung durch direkte Einleitung von Dampf in das Wasser, indirekte Heizung durch Heizschlangen, in denen ein Fluid fließt, durch elektrischen Widerstand u.s.w.). Das Abkühlen kann durch die gleichen Mittel erreicht werden, wenn es darum geht, das warme Wasser auf indirektem Wege abzukühlen, oder durch die mehr oder weniger plötzliche Ersetzung von warmem Wasser durch kaltes Wasser.

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Die Endphase der Abkühlung kann eventuell durch Besprengung mit kaltem Wasser vollzogen werden.

Der notwendige Gegendruck oder Überdruck in gewissen Fällen wird durch ein injiziertes Gas ausgeübt oberhalb des Flüssigkeitsniveaus innerhalb des Behälters, wobei dieses Gas im allgemeinen Druckluft ist.

Die Hauptnachteile dieses Verfahrens sind folgende:

a) Ein sehr beträchtlicher Wasserverbrauch,

b) ein ziemlich beträchtlicher Verlust an Kalorien, welcher schwierig wiederzugewinnen ist, da das Wasser verschmutzt ist,

c) eine mehr oder weniger große Heterogenität der Temperaturen im Innern der Masse der Behälter,

d) eine relativ geringe thermische Austauschgeschwindigkeit zwischen dem gegebenen Fluid und den Rezipienten.

Man hat versucht, diese beiden letzten Nachteile durch Umrühren des Wassers um die Behälter zu beheben, was ermöglicht, die thermischen Austausche zu beschleunigen und die Homogenität der Temperatur im Innern der Masse zu verbessern. Dieses Umrühren wird gewöhnlich durch Pumparbeit erreicht, d.h. durch eine Umwälzung des Heiz- oder des Abkühlwassers, in dem man es am Boden des Behälters ansaugt und es auf einem höheren Niveau wieder einspritzt.

Die Autoklaven, die Frischdampf als Heizfluid benützen, haben den Vorteil, einen besseren Anstieg der Temperatur zu ermöglichen, d.h.

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rascher, und eine Wasserersparnis im Verlauf der Sterilisation, da dieses Wasser im wesentlichen Kondensatwasser ist, das bei der Sterilisation und bei der Abkühlung entsteht.

Der thermische Austausch hat jedoch den Nachteil, um so langsamer zu sein, als der Dampf eine um so größere Menge an luft enthält. Die Reinigungsprobleme sind deshalb sehr wichtig. Gewisse Verfahren neigen dahin, den thermischen Austausch im Verlauf des Ansteigens der Temperatur und innerhalb der Sterilisationsphase zu beschleunigen, im besonderen durch ein mehr oder weniger intensives Umrühren der Mischungen Dampf-Luft mittels eines internen Umwälzsystems des Heizfluides quer durch die Masse der Behälter, durch eine Turbine oder eventuell durch jedes andere Mittel, das ähnliche Wirksamkeit besitzt.

Jedoch zeigt die Erhitzung mittels Dampf folgende Nachteile:

a) Die Homogenität der Temperatur in der ganzen Masse ist schwer zu realisieren, selbst mit einer intensiven Umrührung. Diese Umrührung führt zur Entstehung von bevorzugten Wegen in der Masse der Behälter, bevorzugte Wege, die gewisse Behälter mit einem besseren Wärmeaustausch begünstigen, als jene, die sich außerhalb dieser Vorzugswege befinden. Im ganzen gesehen gilt also das selbe für Dampf oder für eine Mischung aus Dampf-Gas wie für Wasser, bezüglich der Homogenität der Temperaturen.

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b) Der Steuerung des Überdruckes mangelt es an Genauigkeit, da

das zum Erreichen des Überdruckes injizierte Gas, im allgemeinen Luft, einen beträchtlichen Dilatationskoeffizienten besitzt. Nun aber sind gewisse Behälter sehr empfindlich gegen selbst sehr schwache Druckschwankungen im Verlauf der Behandlung.

c) Der Übergang der Sterilisations- zur Abkühlungsphase stellt schwierige Probleme dar; im besonderen, wenn das Abkühlen mit Luft durch progressive Kondensation des Dampfes und durch ein zweckmäßiges Mittel vollzogen wird, stellt sich heraus, daß dieses Abkühlen extrem lang dauert, da. der thermische Austausch zwischen der Luft, selbst wenn sie bewegt wird, und den Wänden der Behälter sehr schwach und sehr langwierig ist.

Man ersetzt deshalb im allgemeinen die Luftabkühlung durch Wasserabkühlung, entweder durch vollständiges Eintauchen der im Gefäß oder im Kessel enthaltenen Behälter, die sich bis dahin in einer Umgebung von Dampf oder einer Mischung aus Dampf—Luft oder Dampf-Gas befanden, oder durch Besprühen der Masse der Behälter durch kaltes Wasser.

Trotz einer beträchtlichen und simultanen Injektion von Gas (im allgemeinen Druckluft) hat dieses System den Nachteil, zu plötzlich zu sein bezüglich des Druckabfalls, der durch plötzliches Kondensieren des Dampfes entsteht. Da das Aufrechterhalten des aufgebrachten Druckes gegen Ende der Sterilisationsphase unentbehr-

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lieh ist bei Rezipienten, die gegen Druckschwankungen empfindlich sind, entstehen daraus bedeutende Gefahren der partiellen oder totalen Zerstörung dieser Behälter. Gewöhnlich beseitigt man diesen Nachteil durch kompensatorische Verfahren. Aber jene sind imnfer wenig wirksam und wenig verläßlich. Jedenfalls ermöglichen sie keine genügende Beherrschung der Druckschwankungen bei dem Übergang der Sterilisationsphase zur Abkühlphase.

d) Schließlich verursacht das Abkühlen durch nicht kontrolliertes Besprühen eines ziemlich beträchtliche Heterogenität der Temperaturen, die in der Masse der dichten Behälter herrschen, die die Produkte enthalten.

Darüber hinaus, welches System von Autoklaven man auch immer nimmt, ist der Verbrauch an Energie, elektrische Energie (Zirkulation oder Umrühren) kalorische Energie (im besonderen in den Autoklaven, die ein flüssiges Fluid wie Wasser benützen), oder Energie in der Form eines ergänzenden Gases zur Aufrechterhaltung eines Druckes (wie Druckluft, Stickstoff, u.s.w....) beträchtlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Produkten zu schaffen, die in wasserdichten Behältern enthalten sind, wobei das Verfahren und die Vorrichtung besser die Bedürfnisse der Praxis erfüllen, als dem gleichen Ziel dienende bekannte Verfahren und Vorrichtungen aufgrund der Tatsache, daß

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das vorliegende Verfahren und die Vorrichtung die Nachteile der letztgenannten "beheben.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß ein Verfahren zur thermischen Behandlung von PROdukten geschaffen wird, die in wasserdichten Behältern enthalten sind, durch thermischen Austausch zwischen einem Fluid und dem genannten Produkte, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der thermische Austausch durch homogene Berieselung in allen Punkten der Masse der Behälter durchgeführt wird, entlang den Wänden jedes der Behälter, Berieselung durch das gleiche flüssige Fluid im Verlauf der sugsesiven Phasen des thermischen Austauschzykluses, d.h. sugsesiv im Verlauf des Ansteigens der Temperatur, im Verlauf der Sterilisationsphase und im Verlauf der Abkühlungsphase, wobei die genannte Fluidtemperatur entsprechend der Aufeinanderfolge der thermischen Behandlungsphasen suggestiv verändert wird, und wobei der Druck oder die Drucklosigkeit im Innern des Gefäßes unabhängig von der Temperatur eventuell realisiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Verwirklichungsmethode des Verfahrens, die den Gegenstand vorliegender Erfindung ausmacht, werden die Anstiegs- und Absenkgeschwindigkeiten der Temperatur regulierbar und kontrollierbar gemacht durch Betätigung von geeigneten Einrichtungen, die selbst bekannt sind.

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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Realisationsmethode des^rorliegenden Verfahrens, die ebenfalls Gegenstand vorliegender Erfindung ist, findet die Zirkulation der flüssigen Fluide für den thermischen Austausch in Kreisen statt, die unabhängig von der flüssigen und eventuell gasförmigen Phase sind, die in dem Kessel zur thermischen Behandlung stattfinden.

Gemäß noch einer weiteren, vorteilhaften Realisationsmethode des vorliegenden Verfahrens, die ebenfalls Gegenstand vorliegender Erfindung ist, wird das flüssige Fluid zum thermischen Austausch durch Berieselung mittels zur Zirkulation, geeigneter Mittel in die unmittelbare Nähe der Wände jedes der Behälter geführt, die die zu behandelnden Produkte enthalten, wobei das Fluid mit dem Behälter in direkten Kontakt durch Berieselung gebracht wird und dem selben seine Kalorien oder seine Kilogramm-Kalorien (Frigories) mit einem Minimum an Verlusten zuführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ebenso die Behandlung einer Gesamtheit von unbeweglichen Behältern, die an fixen Stellen innerhalb eines offenen oder wasserdichten Kessels gebracht wird (das Verfahren ist in diesem Falle diskontinuierlich), wie auch die Behandlung einer Gesamtheit von beweglichen Behältern ( z.B. durch eine Rotationsbewegung), die sich regelmäßig und kontinuierlich durch einen oder mehrere Kessel bewegen, wobei jeder dieser Kessel unter atmosphärischem Druck oder unter Druck stehen kann (kontinuierliches Transportsystem in einem Kessel oder in einer Folge von Kesseln.).

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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt zahlreiche Anwendungen und bezieht sich namentlich auf die Sterilisierung, auf die Pasteurisation und auf die Abkühlung von Nahrungsmitteln oder pharmazeutischen Produkten, die in wasserdichten Behältern konditioniert werden.

Die vorliegende Erfindung hat gleichfalls als Gegenstand eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Prodkukten, die in wasserdichten Behältern enthalten sind, zur Durchführung des oben genannten Verfahrens; diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Kombination einer Einrichtung zur Verteilung eines flüssigen Fluids zum thermischen Austausch und jeweils eines Behandlungskessels, der eventuell mit einer Einrichtung zur lokalen Verteilung des genannten Fluids durch Berieselung in der Masse der in dem genannten Kessel zu behandelnden Behälter ausgestattet ist, und von Mitteln zur umwälzung des Berieselungsfluids in der Verteilungseinrichtung, und von Mitteln zur Temperaturveränderung des genannten Berieselungsfluids vor dessen Einführung in die Verteilungseinrichtung, wobei die Vorrichtung eventuell mit Mitteln zur Unterdrucksetzung ausgestattet ist.

Gemäß der Erfindung, falls die Vorrichtung eine Einrichtung zur lokalen Verteilung des thermischen Austauschfluids durch Berieselung der Masse der zu behandelnden Behälter hat, dann enthält diese Verteilungseinrichtung vor allem Zwischenboden oder etwas ähnliches, die ungefähr waagrecht und übereinander im Behandlungs-

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kessel angeordnet sind und übereinander angeordnete Schichten von zu behandelnden Behältern tragen; diese Böden besitzen eine Vielzahl von Perforationen, durch die das Fluid zum thermischen Austausch fraktioniert rieselt durch Verteilung über alle Wände jedes der zu behandelnden Behälter.

G-emäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des Berieselungsfluids, sind die Perforationen, womit jeder der Zwischenboden ausgestattet ist, regelmäßig oder nicht regelmäßig über die gesamte Oberfläche oder über Teile derselben eines jeden hier betrachteten Zwischenbodens verteilt.

Ents rechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Perforationen auf der unteren Oberfläche des Zwischenbodens oder eventuell auf der oberen Oberfläche des letzteren angeordnet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Verteilungseinrichtung für das Berieselungsfluid auf den Zwischenboden aus einer Hülse oder etwas ähnlichem (Buchse), die formschlüssig mit einem Zwischenboden verbunden ist, zu dem die Hülse das Berieselungsfluid leitet; diese Hülse ist zusammensteckbar mit den Hülsen, die zu den unteren und oberen Zwischenboden gehören und bilden so mit jenen ein Röhrensystem von konstantem oder variablem Durchmesser zur Verteilung des Berieselungsfluids, wobei das Röhrensystem mit einer ZLuidqjielle

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- Bl^Ct 11 -

zum tihermischen Austausch verbunden ist.

Erfin&ungsgemäß kann jeder Zwischenboden eine oder mehrere Hülsen zur Versorgung mit Fluid aufweisen und insbesondere kann eine einzige zentrale Hülse vorgesehen sein, die mit jedem der Zwischenboden in Verbindung steht oder noch kann jeder der Zwischenboden mit einer Hülse an jeder seiner Ecke ausgerüstet sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Verteilungseinrichtung für das Berieselungsfluid aus einem Verteilungssystem wie ein Röhrensystem, das mit Berieselungsöffnungen versehen ist oder wie ein Verteilungskasten, der mit einem oder mehreren übereinander angeordneten, perforierten Böden ausgestattet ist, die dazu geeignet sind, die Berieselung des thermischen Austauschs-Fluids zu führen; dieses Verteilungssystem ist im oberen Teil des Autoklaven angebracht und mit einem Röhrensystem zur Versorgung des Behandlungskessels mit thermischen Austauschfluid verbunden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verteilungssystem mit Mitteln zur Druckerzeugung ausgestattet, die von denjenigen zur Druckerzeugung unabhängig sind, mit denen eventuell der Behandlungskessel für die zijbehandelnden Behälter ausgestattet ist.

Erfindungsgemäß sind die Zwischenboden herunterklappbar; es ist darüberhinaus vorteilhaft, wenn sie in der Höhe verstellbar sind.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus in vorteilhafter Weise mit einem Durchflußleistungs-Variator für das Umwälzfluid ausgestattet.

Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist auch vorteilhaft mit wenigstens einem zusätzlichen, direkten Zulauf von flüssigem oder gasförmigem thermischen Austauschfluid entweder in den Kessel oder in das Umwälz-Röhrensystem ausgestattet; die Vorrichtung kann darüber hinaus eine von Hand oder automatisch "betätigbare Entleerungseinrichtung für das Wasservolumen auf— weisen, das sich am Boden des Kessels befindet.

Über die beschriebenen Einrichtungen hinaus kann die Erfindung noch andere Einrichtungen umfassen, die aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.

Die Erfindung ist im besonderen für die Verfahren und die Vorrichtungen zur thermischen BehaidLung von in wasserdichten Behältern enthaltenen Produkten gedacht gemäß den vorgehenden Anordnungen und auch für die geeigneten Mittel zur Verwirklichung dieser VerfahiBOi und zur Schaffung dieser Vorrichtung, ebenso wie für die Fabrikationsprogramme oder ähnliches, in denen die erfindungsgemäßen Verfahren und die Vorrichtung Verwendung finden.

Die Erfindung kann mit Hilfe der folgenden Beschreibung besser verstanden werden, die sich auf die beigefügten Figuren bezieht. Dabei zeigt:

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- B^att 13 -

Fig. 1 Einen schematischen Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Umwälzkreislauf des thermischen Austausch-Fluids,

Fig. 2 in einem schematischen Vertikalschnitt eine "besondere Methode der Aufstellung der zu behandelnden Behälter in einem thermischen Behandlungskessel mit lokalen Verteilungsmitteln eines thermischen Austausch-Fluids zur Berieselung,

Fig. 3 eine Ausführungsform des Verteilungssystems des Berieselungs-Fluids zur Berieselung im Behandlungsgefäß, die

Fig. 4 und 5 schematisch eine weitere, erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verteilungseinrichtung des Berieselungs-Fluids, gleichermaßen in vertikalen Schnitt-Ansichten,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Verteilungseinrichtung gemäß Fig.

4,

Fig. 7 eine schematische, axiale Vertikalansicht analog Fig. 1, mit einer Vielzahl von Einrichtung zur Aufstellung von zu behandelnden Behältern in einem Behandlungskessel und mit Verteilungseinrichtungen für das Berieselungs-Fluid und die

Fig. 8 bis 12 zeigen schematisch unterschiedliche Ausführungsformen von perforierten Zwischenboden zur Verteilung eines thermischen Austausch-Fluids durch Berieselung mit Fluid-Verteilungshülsen entsprechend den Figuren 4 bis 7..

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U —

Es ist jedoch selbstverständlich, daß diese Zeichnungen und die dazugehörigen Beschreibungen einzig und allein Beispielsbesehiabungen vorliegender Erfindung darstellen und sie in keiner Weise begrenzen.

Die Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Produkten, die in wasserdichten Behältern gemäß vorliegender Erfindung enthalten sind, dargestellt in Pig. 1, umfaßt ein Gefäß oder einen Kessel 2, der mit einer Öffnung 3 versehen ist, die das Verschließen des Kessels und dessen Wasserdichtheit sicherstellt im Falle, wo dieser im Innern 'während der Behandlung einem Druck oder einem Vakuum ausgesetzt ist. Wasserdichte Behälter sind innerhalb des Kessels 2 platziert, um darin einer thermischen Behandlung wie Ster. !isation, Pasteurisation, Abkühlung u.s.w. unterzogen zu werden.

Der Boden 4 des Kessels 2 enthält eine gewisse Menge an Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, deren Niveau rigoros durch das gerade notwendige Volumen bestimmt wird, um einen optimalen thermischen Austausch zu realisieren, wobei zu diesem Volumen das Flüssigkeitsvolumen hinzukommt, das als thermischer Austausch mit den Wänden der Behälter dient. Diese flüssige Phase, die aufgrund der Schwerkraft zum Boden des Kessels gelangt, wie z.B. eine Autoklave, wird durch eine Leitung 5 gesammelt, an der sich eine Pumpe 6 befindet, die dazu dient, die Flüssigkeit in den oberen Teil der Vorrichtung zu befördern, nach dem diese einen Wärmeaustauscher 7 durchströmt hat, in welchem die Flüssigkeit in- der

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- Blufft 15 -

Phase des Temperaturanstiegs Kalorien aufnimmt oder während der Temperaturregelung in der Sterilisationsphase oder in welchem die Flüssigkeit Kalorien abgibt,(frigories)in der Phase der Abkühlung. Das Rohrsystem 16, das aus dem Wärmetauscher 7 herausführt, grenzt an den oberen Teil des Autoklaven, oder ähnliches, wobei das Rohrleitungssystem 16 den Autoklaven an einer oder mehrerer Stellen durchstößt, um an ein Verteilungssystem 8 anzugrenzen, das oberhalb der zu behandelnden Behälter 1 angeordnet ist und die gesamte, von den Behältern eingenommene Oberfläche bedeckt. Dieses Verteilungssystem 8 kann entweder das flüssige Fluid einfach durch Schwerkraft verteilen oder es kann sich unter Druck befinden im Vergleich zu dem kontrollierten Druck, der innerhalb des Kessels 2 herrscht. Die Flüssigkeit überfließt danach durch Berieselung die Masse der Behälter 1 · der Austausch der Kalorien findet im Falle der Erwärmung oder der Sterilisation der Behälter 1 entweder in der Richtung Fluid-Behälter oder im Falle der Abkühlung dieser Behälter in der Richtung Behälter—Fluid statt. Die Flüssigkeit wird schließlich am Boden 4 des Autoklaven 2 zurückgewonnen und kann danach für einen neuen Zyklus verwendet werden.

Der Wärmetauscher 7 kann entweder außerhalb der Vorrichtung oder in einer zweckdienlichen Form im Innern des Kessels 2 angeordnet sein. Er spielt zwei Rollen:

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Der Austauscher wird während der Heizphase und der Sterilisationsphase durch Dampf oder jedes andere Heizfluid 9 und während der Abkühlphase durch kaltes Wasser oder jedes andere Kältefluid 10 gespeist. Der Transport des Wärme- oder Kältefluids kann als Punktion der Temperatur geregelt werden, auf der man das thermische Austauschfluid mit Hilfe eines geeigneten Regelorgans 11 zu halten wünscht. In der Heiz- und in der Sterilisationsphase, wenn das Heizfluid Dampf ist, werden die Kondensate durch ein automatisches Entwässerungsventil 12 (purgeur) abgeleitet. Wenn es sich um ein flüssiges Heizfluid handelt, wird dieses Fluid nach Abgabe seiner Kalorien durch ein Leitungssystem 17 abgeleitet. In der Abkühlphase wird das Kühlfluid, nach dem es im Wärmetauscher 7 Kalorien zurückgewonnen hat, durch ein Leitungssystem 13 abgeleitet.

Um das Innere des Kessels 2 unter Druck oder unter Überdruck zu setzen, verfährt man folgendermaßen: Währerüdes wasserdichten Verschlusses des Kessels 2, der nur ein geringes Flüssigkeitsvolumen enthält, enthält dieser eine große Menge von Luft der umgebenden Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Während des Temperaturanstiegs des umlaufenden Wassers im Innern des Kessels und auf der Masse der Behälter, erwärmt sich die Luft und dehnt sich aus. Der Druck wird jeden Augenblick durch eine automatische Einrichtung geregelt j das vergrößerte Luftvolumen entweicht über ein Ablaßventil 14, um so den Druck innerhalb des Kessels auf der gewünschten

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Höhe zu halten; wenn dieser Durck unzureichend ist (besonders wenn es notwendig ist, einen höheren Druck von Anfang des Behandlungsvorganges an zu haben) läßt man durch ein automatisch gesteuertes Ventil 15 ein Zusatzgasvolumen wie Luft, Stickstoff oder jedes andere Gas ein. Dieses selbe automatisch gesteuerte Ventil 15 dient andererseits dazu, Gas zu anderen Momenten einzulassen, um einen gewünschten Druck zu erhalten:

a) Wenn im Verlauf der Sterilisation der normale Leistungsbereich erreicht ist, kann es wünschenswert sein, ein geringes Gasvolumen einzulassen, um den Druck innerhalb des Kessels zu regulieren;

b) wenn man aus irgend einem Grunde zu einem gegebenen Zeitpunkt den Druck im Inne^rn des Kessels erhöhen möchte,

c) während des mehr oder weniger schnellen Abkühlvorganges, der ein Kondensieren der im Kessel ein Kondensieren der während des Heizens geschaffenen Dampfphase zur Folge hat. (Diese Kondensation erlaubt überdies am Ende des Zyklusses das anfängliche Wasservolumen wieder aufzufangen).

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung kann durch ergänzende Einrichtungen vervollständigt werden wie:

Einen oder mehrere direkte Wasserzuläufe, gesteuert durch von Hand betätigbare oder automatische Ventile, die sich entweder am Boden des Kessels oder an einem anderen Ort desselben od.er innerhalb der Leitungen des Umwälzsystems befinden, ein von Hand

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betätigbares oder automatisches Wasserablaßventil, das am Boden des Gefäßes oder des Kessels angeordnet ist, eine oder mehr^ere direkte Einspritzleitungen für das Heizfluid über von Hand betätigbare oder automatische Einlaßventile, die entweder an einem oder an mehreren Punkten des Kessels oder an einem oder mehreren Punkten der Leitungen des Umwälzsystems sich befinden,

eine Durchflußmengen-Regeleinrichtung für die Umwälzflüssigkeit.

Das Verteilungssystem 8 für die Flüssigkeit zum thermischen Austausch in der Vorrichtung wird vorteilhafterweise durch ein Verteilungssystem des in Pig. 3 oder in den Figuren 4 bis 7 gezeigten Typs gebildet.

Das in Fig. 3 dargestellte Verteilungssystem umfaßt einen Verteilungsbehälter 18, der wasserdicht oder nicht wasserdicht an der oberen Wand 19 des Autoklaven 20, über dem Kessel 2. Das Heiz- oder Kältefluid wird in diesem Verteilungsbehälter 18 durch (interne oder externe) Leitungen 21 verteilt. Das Fluid wird danach über einen ersten Tragboden 22 verteilt, der Perforationen aufweist, die die Flüssigkeit unter Druck oder aufgrund der Schwerkraft über einen zweiten, perforierten Tragboden 23 fließen lassen, der seinerseits die Flüssigkeit auf einem letzten perforierten Tragboden 24 verteilt; diese drei Tragböden tragen regelmäßige oder unregelmäßige Perforationen mit variablen Durchmessern, wobei diese jedoch zweckmäßig ausgewählt sind, damit die

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Verteilung des Fluids, ζ. Β. Heizfluid, auf der ersten Schicht der Behälter 1, d.h. auf der höchsten Schicht, genauestens regulierbar ist.

Der Verteilungsbehälter 18 kann auf seinem ganzen äußeren Umfang Seitenwände 25 tragen, um unnütze Verluste durch Ablaufen der Flüssigkeit außerhalb der Masse der Behälter zu verhindern. Die Oberfläche des Verteilungsbehälters 18 bedeckt die Oberfläche der Masse der Behälter 1 derart, daß die Gesamtheit derselben eine gleiche Menge an Heiz- oder Kühlfluid erhält. Die Anzahl der perforierten Trageböden, wie 22, 23, 24, die der Verteilungsbehälter 18 enthält, kann in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern und namentlich der Durchflußmenge variabel sein.

Die Behälter 1 sind in dem Kessel 2 (gemäß Fig. 1) eventuell in einem oder mehreren Tragkörben platziert, angeordnet in Schichten auf den perforierten Tragböden 26 (gemäß Fig. 2). Die übereinander angeordneten Schichten von Behältern 1 erhalten auf ihrer ganzen Oberfläche das Berieselungsfluid, das aus einem Verteilungssystem herstammt, wie z. B. jenes, das im Zusammenhang mit Fig. soeben beschrieben worden ist, oder wie jenes, das in Fig. 4 dargestellt ist und das später detailliert beschrieben wird. Die Einrichtung zur Platzierung der zu behandelnden Behälter innerhalb des Kessels 2 (Fig. 1) trägt einen auswechselbaren oder nicht auswechselbaren Boden, der durch einen perforierten Boden 27 gebildet wird, durch den das Fluid durch aufeinanderfolgende Rieselung hindurchfließt, nach dem es die Masse der Behälter 1 tiber-

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spült hat, um zum Boden 4 des Autoklaven 20 zu gelangen; dieser perforierte Boden 27 kann mit den perforierten Böden 26 identisch oder von diesen verschieden sein.

Die wasserdichten Behälter 1 sind regelmäßig oder nicht auf den perforierten Zwischenboden 26 verteilt, ihre Verteilung ist in jedem Pail der Gestalt, daß sie leicht platziert oder entfernt werden können, ebenso wie die regelmäßige Verteilung des Berieselungsfluids auf den Zwischenboden 26, die die Masse der Behälter 1 in horizontale Schichten einteilt, die von d^er Flüssigkeit nacheinander durchflossen werden.

Die Perforationen, die diese Zwischenboden aufweisen, haben Dimensionen und eine Verteilung, die derart errechnet ist, daß die Böden 26 in der Lage sind, ihre Rolle als Regulator der Fluidverteilung wirkungsvoll zu erfüllen; die Form, die Dimensionen, die Aufteilung und die Verteilung der Perforationen können wohlbemerkt entsprechend der zu behandelnden Behälter variieren.

Die perforierten Böden 26 sind je nach den Bedürfnissen verstellbar und auswechselbar. Mit geeigneten Mitteln können sie abgesenkt und in der Höhe reguliert werden.

G-emäß vorliegender Erfindung können die Zwischenboden durch äquivalente Mittel ersetzt werden, die als in den Rahmen der Definition von "Zwischenboden und ähnliches" fallend betrachtet werden müssen und die aus perforierten Behältern., sogenannten

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"Containern", bestehen können, die jeder einen oder mehrere zu "behandelnde wasserdichte Behälter enthalten.

Die Heiz- oder Kühlflüssigkeit, die aus dem Verteilungssystem herrührt (im allgemeinen mit der Bezugsziffer 8 bezeichnet) rieselt über die Wände eines jeden Behälters 1 auf der oberen Schicht und verteilt/sich durch Rieselung durch die Perforationen des perforierten oberen Zwischenbodens 26auf die Behälterschicht 1, die unmittelbar darunter angeordnet ist bis zur letzten Schicht von Behältern 1; die Anwesenheit der perforierten Zwischenboden 26 sichert eine regelmäßige Verteilung des Berieselungsfluids ohne daß bevorzugte Wege in der Masse der Behälter 1 auftreten.

Das in Fig. 4 gezeigte Verteilungssystem umfaßt Leitungen 28 , die in vorteilhafter Weise an ihrem oberen Teil durch eine Leitung 29 mit einer Fluidquelle verbunden sind. An ihrem unteren Ende sind diese Leitungen 28 untereinander durch einen Boden verbunden, der vorteilhafterweise perforiert ist und der dem Verteilungssystem 28 Stabilität verleiht und der die Rieselung des flüssigen Austauschfluids sicherstellt; in den Enden der Leitungen 28 sind innen Hülsen 31 gesteckt, die in entsprechende, nach oben gerichtete Hülsen 32 gesteckt sind, getragen durch den ersten, perforierten Zwischenboden 26. Die Aufeinanderfolge von Hülsen 31, die in Hülsen 32 stecken und in Bezug auf die perforierten Zwischenböden 26 seitlich stehend angebracht sind, bilden ein Röhrensystem zur Leitung der Flüssigkeit in das Innere der Zwischenboden, die so ein regelmäßiges internes Versorgungsnetz

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- B>£tt 22 -

im Innern bilden, durch welches die Flüssigkeit unter Druck fließt und die durch fachgemäß dimensionierte Perforationen 33 hindurchtritt und sich auf der unteren Oberfläche 34 des perforierten Zwischenbodens 35 (gemäß Fig. 12) verteilt, um entlang den Wänden der Behälter 1 der Schicht herabzurieseln, die unmittelbar unterhalb des Bodens 35 sich befindet. Die Zwischenboden können Perforationen nicht nur auf ihrer unteren Oberfläche auf—^ weisen, sondern auch auf ihrer oberen Oberfläche gemäß Fig. 9, der Gestalt, daß die unteren und oberen Böden der Behälter 1 von unmittelbar unterhalb und oberhalb angeordneten Schichten das Fluid zum thermischen Austausch durch Projektion durch die Perforationen 33 und 36 erhalten.

Wenn die Perforationen 33 und 36 auf beiden Oberflächen der Zwischenboden vorgesehen sind, dann ermöglichen sie ein Besprengen nach oben und .ein Berieseln nach unten. Die Besprengungs- und Berieselungsflüssigkeit strömt auf natürliche Weise mittels der Schwerkraft ein nach Berieselung über die Wände der zu behandelnden Behälter 1, z. B, über in den Zwischenboden angeordnete Kanäle 37, von denen entsprechende Ausführungsbeispiele namentlich in den Figuren 9 bis 11 gezeigt sind, die keine Begrenzung darstellen.

Die in den Figuren 8 bis 12 gezeigten Zwischenboden tragen jeder vier Versorgungshülsen zur Versorgung mit Fluid,es ist jedoch offensichtlich, daß sie davon eine verschiedene Anzahl aufweisen können

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- B^ftft 23 -

deren Form von einem Röhrensystem verschieden sein kann; so z. B. kann eine einzige zentrale Hülse in Verbindung mit jedem der Zwischenboden angeordnet sein. Ein solches System ist in der ge- " wohnlichen Verteilung des Autoklaven eingeschlossen, d.h., daß in dem Rekuperations— und Umwälzsystem des Fluids zum thermischen Austausch das am Boden 38 des Apparats 39 gesammelte Fluid in einem Sammler 40 (gemäß Fig. 7) wieder gewonnen wird, um mittels einer Pumpe 41 angesaugt zu werden, die die Flüssigkeit durch ein Leitungsnetz 42 bis zum Fluid-Verteilungssystem 28, 29 im Hauptstück der perforierten Zwischenböden 26 durch ein durch die Hülsen 32 gebildetes Zwischenglied des Röhrensystems führt.

Die durch die Verbindung eines Verteilungssystems für ein Berieselungsfluid mit Einrichtungen zur Verteilung des genannten Fluids zur Berieselung gebildete Gesamtheit gemäß vorliegender Erfindung, kann innerhalb einer Vorrichtung fest oder beweglich montiert sein oder sie kann in Reihe mit anderen identischen oder ähnlichen Einrichtungen montiert sein.

Die Verteilungseinrichtungen für das thermische Austauschfluid, die gemäß vorliegender Erfindung wesentlich durch die perforierten Zwischenboden gebildet werden, äcellen eine optimale, regulierbare Verteilung des Fluids durch Berieselung über die zu behandelnden Behälter sicher und verteilen darüberhinaus mindestens partiell das Heiz- oder Kältefluid bis auf di^Höhe selbst der Wände eines „jeden Behälters, wodurch so ein noch innigerer Kontakt als durch Berieselung des thermischen Austauschfluids mit den zu behandelnden

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Behältern hergestellt wird.

Aus der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß man Verfahren und Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Produkten erhält, die in wasserdichten Gefäßen oder Kesseln enthalten sind, die in Bezug auf bekannte Verfahren und Vorrichtungen für gleiche Zwecke folgende wichtige Vorteile aufweisen, besonders: Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung hierzu stellen eine vollständige Homogenität der Fluid-Temperatur in allen Punkten des Behandlungskessels sicher, d.h. alle Punkte der Oberfläche eines jeden Behälters, der das zu behandelnde Produkt enthält, befinden sich auf gleichem Temperaturniveau; das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung erlauben, daß der Temperaturanstieg des Behandlungskessels in der kürzest möglichen Zeit stattfindet; sie benützen währen^d der gesamten Dauer des Behandlungszyklusses nur ein einziges thermisches Austauschmittel, was sich in der Berieselung eines flüssigen Fluids über die Wände eines jeden zu behandelnden Behälters konstituiert, wodurch der Gestalt sprunghafte Übergänge von einer gasförmigen in eine flüssige Phase und umgekehrt vermieden werden, die der Beginn einer Beschädigung der zu behandelnden Behälter sind; dank dem erfindungsgemäßen System zur Umwälzung erlauben sie die Realisierung einer wirtschaftlichen Energie- und Wasserausnützung; sie erlauben die Ausschaltung des Problems der Verschmutzung des Inhalts der Behälter, daß normalerweise während der Abkühlphase auftritt, die Absorption von Kühlwasser durch Mikroleckagen in den Behältern kann keine ernstlichen Konse-

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quenzen haben, wenn es sich in diesem Pall urn sterilisiertes
Wasser handelt; sie erlauben gleicherweise dasjProblem der Ver unreinigung des Kühlwassers selbst zu eliminieren.

So wie diese vorstehende Beschreibung die Erfindung in keiner Weise nur auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, umfaßt sie alle möglichen Ausführungsformen ohne den Rahmen vorliegender Erfindung zu verlassen.

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Claims (15)

Patentansprüche

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Produkten, die in wasserdichten Behältern enthalten sind zum thermischen Austausch zwischen einem Fluid und diesen Produkten, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Austausch durch die Kombination folgender Schritte:

Während der aufeinanderfolgenden Phasen des thermischen Austauschzyklus ses wird eine beträchtliche und dichtgedrängte Menge der zu behandelnden Behälter über sämtliche Punkte der Wände eines jeden Behälters mit einem flüssigen Fluid berieselt, wobei die homogene Verteilung aufgrund Steuerung der "^r^hflußmenge erfolgt,

ctls flüssige Fluid wird im Verlauf der aufeinanderfolgenden thermischen Behandlungsphasen ständig über die zu behandeln— den Behälter umgewälzt, nach dem die Temperatur des Fluids im Rahmen einer gleichen thermischen Behandlungsoperation nachgeregelt worden ist oder durch eine nachfolgende thermische Behandlung geregelt worden ist,

der zur thermischen Behandlung eventuell notwendige Druck oder Unterdruck wird unabhängig von der Temperatur geregelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die homogene Verteilung des flüssigen Fluids mit Hilfe einer Verteilungseinrichtung durchgeführt wird, die mindestens ein

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perforiertes Plato oder analoges umfaßt, daß eine Quantität an konstantem, flüssigen Fluid trägt, das gleichmäßig über alle Punkte des Piatos verteilt ist, wobei die Durchflußmenge des flüssigen Fluids durch die Perforationen des Piatos oder analog derart genügend gehalten wird, um schnelle thermische Austausche zwischen dem flüssigen Fluid und der Masse der zu behandelnden Behälter zu ermöglichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeit der Temperatur mittels geeigneter, bekannter Einrichtungen regelbar und kontrollierbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulation der flüssigen Fluide zum thermischen Austausch in Leitungen stattfindet, die unabhängig von den flüssigen und eventuell gasförmigen Phasen sind, die im thermischen Behandlungsgefäß herrschen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Fluid zum thermischen Austausch durch Berieselung mit Hilfe geeigneter Zirkulationseinrichtungen in die unmittelbare Nähe der Wände eines jeden die zu behandelnden Produkte

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enthaltenden Behälters geführt wird, mit denen das Fluid durch Berieselung in direkten Kontakt gebracht wird und zu denen es seine Kalorien oder seine große Kalorien (frigories) mit einem Minimum an Verlusten trägt.

6. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Produkten, die in wasserdichten Behältern enthalten sind, gekennzeichnet durch die Kombination mindestens eines , in Funktion unbeweglichen Behandlungsgefäßes oder - Kessels,.das eventuell mit einer lokalen Verteilungseinrichtung für ein flüssiges Fluid zum thermischen Austausch durch Berieselung der Masse von zu behandelnden Behältern innerhalb des genannten Gefäßes ausgestattet ist mit einer Verteilungseinrichtung des flüssigen Fluids zum thermischen Austausch, die im oberen Teil des Behandlungsgefäßes angeordnet ist und mit einem Röhren-Versorgungssystem des Gefäßes verbunden ist, wobei die Verteilungseinrichtung mit mindestens einem perforierten Plato ausgestattet ist, das eine konstante Quantität an Wasser gleichmäßig in allen Punkten des Piatos trägt und die eine homogene Verteilung des Berieselungsfluids zum thermischen Austausch in Richtung auf das Behandlungsgefäß ermöglicht, mit einer Umwälzeinrichtung des Berieselungsfluids innerhalb der Verteilungseinrichtung, mit einer Einrichtung zur Änderung der Temperatur des Berieselungsfluids vor dessen Einleitung in die Verteilungseinrichtung im Verlauf

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der Umwälzung, und eventuell mit einer Druckeinrichtung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

im Falle die Vorrichtung eine lokale Verteilungseinrichtung des thermischen Austauschfluids durch Berieselung über die Masse der zu behandelnden Behälter trägt, diese Verteilungseinrichtung unbedingt Zwischenboden oder analoges umfaßt, die ungefähr waagrecht im Behandlungsgefaß übereinander angeordnet sind und übereinander angeordnete Schichten von zu behandelnden Behältern tragen, wobei die Zwischenboden eine Vielzahl von Perforationen aufweisen, durch die das thermische Austauschfluid rieselt, fraktioniert durch Verteilung über alle Wände eines jeden zu behandelnden Behälters.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen auf der unteren und eventuell auf der oberen Oberfläche des Zwischenbodens angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungseinrichtung des Berieselungsfluids mittels Zwischenboden mindestens eine Hülse oder Hohlbuchse oder analoges umfaßt, die formschlüssig mit einem Zwischen— boden verbunden ist, zu dem die Hülse das Berieselungsfluid führt, wobei die Hülse in entsprechende Hülsen des unteren und darüber angeordneten Zwischenbodens steckt (ineinander passende Steckhülsen), um mit jenen ein Röhrensystem kon—

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stanten oder variablen Durchmessers zur Verteilung des Berieselungsfluids zu bilden, das an eine Fluidquelle zum thermischen Austausch angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungssystem des Berieselungsfluids durch einen Verteilungsbehälter gebildet wird, der im oberen Teil des Behandlungsgefäßes angeordnet ist, und mit einem Versorgungs-Röhrensystem mit thermischem Austauschfluid des Behälters verbunden ist, wobei der Verteilungsbehälter mit einem oder mehreren übereinander angeordneten, perforierten Platten ausgestattet ist, die eine homogene Verteilung des Berieselungsfluids zum thermischen Austausch in Richtung auf das Behandlungsgefäß ermöglichen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungssystem des Berieselungsfluids mit einer Einrichtung zur Druckerzeugung ausgestattet ist, die unabhängig von einer weiteren Einrichtung zur Druckerzeugung ist, mit der eventuell das Behandlungsgefäß der zu behandelnden Behälter ausgestattet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Zwischenboden mit einer Einrichtung zum Herunterklappen ausgestattet sind.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgefäß eine Einrichtung zur Höhenverstellung der Zwischenboden umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe mit einem Durchflußmengen-Variator für die Umwälzflüssigkeit ausgestattet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein automatisch betätigbares Druckventil umfaßt zur unter Drucksetzung des Gefäßes und zur Regulation des Druckes innerhalb des Gefäßes.

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