DE2558936A1

DE2558936A1 - Sterilisierverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE2558936A1
Application number: DE19752558936
Authority: DE
Inventors: Joahann Huber; Kurt Werner
Original assignee: MUENCHNER MEDIZIN MECHANIK
Current assignee: MUENCHNER MEDIZIN MECHANIK
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2558936C2; NL7614496A

Description

Sterilisationsverfahren und -vorrichtung
(Zusatz zum Patent . .... (P 24 21 776.3))-Gegenstand des Hauptpatents ist ein Sterilisationsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei denen das aus einem Großsterilisator abgeführte Dsmpf-Eondenswassergemisch als Wärmeträger zur Erwärmung von Kaltwasser durch Wärmetausch benutzt wird, das dann als Warmwasser anderweitig verwendet wird. Dadurch wird nicht nur die dem Sterilisator entnommene Wärme ausgenutzt, sondern gleichzeitig auch das sonst zur Abführung dieser Wärme benutzte Kühlwasser weiterverwendet, so daß also auch der Wasserverbrauch erheblich vermindert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Gegenstand des Hauptpatents so weiterzubilden, daß ein oder mehrere Großsterilisatoren in einem Funktionskreislauf praktisch ohne Wasserverlust und mit einer möglichst geringen Wärmeenergiezufubr betrieben werden können.
Ausgehend von dem Verfahren nach dem Hauptpatent ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kaltwasser im wesentlichen aus dem kondensierten Sterilisierdampf gewonnen wird und daß aus dem Warmwasser der Fremddampf erzeugt wird.
Bei dem neuen Verfahren wird also der zu erwärmende Kaltwasservorrat dauernd durch das aus dem kondensierten Sterilisierdampf des Sterilisators gewonnene Wasser ergänzt, wobei dieser Ealtwasservorrat andererseits durch den vom kondensierten Dampf und heißem Kondensat abgegebenen Warmestrom infolge Wärmetausch zumindest teilweise erwärmt wird. Der jeweils wärmste Teil des erwärmten Kaltwasservorrats wird als Warmwasser an einen Sattdampf erzeuger gegeben, der mit Hilfe einer relativ geringen, ihm zugeführten Wärmeenergie aus diesem Warmwasser Sattdampf erzeugt, der wiederum zum Dampfsterilisieren im Sterilisator benutzt wird.Bei diesem Verfahren geht daher praktisch kein Wasser verloren, da der aus dem Sterilisator abgeleitete Dampf kondensiert und zu Kaltwasser abgekühlt wird, wobei gleichzeitig zumindest ein Teil vom Warmwasser erwärmt, dieser erwärmte Teil dem Sattdampferzeuger zugeführt und der durch Abführung dieses erwärmten Teils verminderte Kaltwasservorrat durch das aus dem kondensierten Sterilisierdampf neu gewonnene Kaltwasser wieder ergänzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das gewonnene Kaltwasser aufgrund des von der Temperatur abhängigen unterschiedlichen spezifischen Gewichts des Wassers in einen wärmeren und einen kälteren Anteil getrennt, wobei das Warmwasser dem wärmeren Anteil entnommen wird, der auch für den Wärmetausch benutzt wird. Der kältere Anteil dient dagegen zur Versorgung der Vakuumpumpe des Sterilisators mit Betriebswasser.
In der Vakutimpumpe wird also der aus dem Sterilisator abgezogenen und kondensierten Sterilisierdampf mit dem kälteren Anteil des zur Speisung der Vakuumpumpe dienenden Kaltwassers vermischt.
Ist z.B. bei einer Durchführung des Verfahrens in den Tropen die Umgebungstemperatur so hoch, daß auch der kältere Anteil des Kaltwasservorrats eine für die Speisung der Vakuumpumpe bereits zu hohe Zulauf- Temperatur hat, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der kältere Anteil durch Wårmetausch und/oder Zuführung von Kaltwasser zusätzlich abgekühlt werden.
Vorzugsweise geschieht dieses mit Hilfe eines einen Kälteträger durch den kälteren Anteil des Kaltwassers hindurchleitenden Durchlaufteils, der z.B. von einer herkömmlichen Sältemaschine gespeist wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der wärmere Anteil des Kaltwassers durch Wärmetausch, z.B. mit Hilfe eines herkömmlichen Luftkühlers, zusätzlich abgekühlt. Dieses kann immer dann erforderlich sein, wenn der wärmere Anteil des Kaltwassers eine so hohe Temperatur hat, daß der Wärmeinhalt des aus dem Sterilisierdampf gebildeten Kondensats nicht mehr in ausreichender Menge entzogen werden kann, um die zum Betrieb der Vakuumpumpe erforderliche tiefere Zulauftemperatur zu erreichen, Gemäß einer wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen, die sich dadurch auszeichnet, daß der Wärmetauscher mit Zu- und Abe lauf der Vakuumpumpe verbunden ist und daß sein Ablauf mit dem Sattdampferzeuger verbunden ist.
Gemäß in den weiteren Unteransprüchen angegebener zweckmäßiger Ausgestaltungen dieser neuen Vorrichtung sind der obere und .untere Teil des Wärmetauschers durch eine mindestens einen Wasserdurchlaß aufweisende Scheidewand voneinander getrennt.
Durch eine solche Trennung kann in besonders einfacher Weise und zusätzlich zu der Schwerkraftwirkung der kältere Anteil von dem wärmeren Anteil des in dem Wärmetauscher vorhandenen Wasservorrats getrennt werden. Zusätzlich kann die neue Vorrichtung die in den Unteransprüchen angegebenen weiteren Bauteile aufweisen, um das neue Verfahren möglichst einfach und mit hohem Wirkungsgrad durchzuführen.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung ist schematisch ein Großsterilisator 1 dargestellt, der mit einem Wärmetauscher 2 verbunden ist. Der Wärmetauscher 2 besteht aus einem in zwei übereinanderliegende Teile 21 und 22 mit Hilfe einer Scheidewand 23 unterteilten Behälter.
Im oberen Teil 21 des Behälters ist eine Rohrschlange 17. angeordnet, in der der aus dem Sterilisator 1 abströmende Sterilisierdampf kondensiert und das entstandene Kondensat gekühlt wird.
Das nicht mit dem Sterilisator 1 verbundene Ende der Rohnschlange 17 ist mit einer Wasserring-Vakuumpumpe 10 verbunden, die über einen unten im unteren Teil 22 des Behälters angeordneten Zulauf 24 mit dem in diesem Teil des Behälters vorhandenen Betriebswasser versorgt wird. Dieses Wasser wird zusammen mit dem aus dem Sterilisator 1 abgezogenen Dampf, der in der Rohrschlange kondensiert wurde, von der Vakuumpumpe 10 über einen im oberen Teil 22 des Behälters angeordneten Zulaufanschluß 25 dem Behälter wieder zugeführt. Ebenfalls im oberen Teil 21 des Behälters ist ein Auslaß 26 vorgesehen, über den das im obere'n Teil 21 befindliche Wasser entnommen, durch einen Luftkühler 27 hindurch mit Hilfe einer Umlaufpumpe 28 gepumpt und über einen Einlaß 29 an den Behälter 2 wieder zurückgegeben werden kann, wobei dieser Einlaß 29 unten im oberen Teil 21 des Behälters angeordnet ist. Ganz unten im unteren Teil des Behälters ist ein weiterer Zulauf 30 vorgesehen, über den Kaltwasser in den Behälter eingeleitet werden kann. Ganz oben am Behälter ist ein weiterer Zulauf 31 vorgesehen, über den ebenfalls Wasser in den Behälter eingeleitet werden kann,- um eine bestimmte Füllstandshöhe in dem Behälter aufrechterhalten zu können. Schließlich ist ebenfalls oben am Behälter ein tiberlauf 32 vorgesehen, durch den Wasser abgeleitet werden kann, wenn diese bestimmte Füllstandshöhe überschritten wird. Ebenfalls oben am Behälter ist schließlich ein Ablauf 33 vorgesehen, über den Warmwasser aus dem Behälter einer Dampfpumpe für die Speisung eines Sattdampferzeugers 34 geleitet wird, der bei Wärmezuführung aus dem Warwasser den Sattdampf für den Sterilisator 1 erzeugt.
Schließlich ist im unteren Teil 22 des Behälters eine weitere Rohrschlange 35 angeordnet, durch den ein Kälteträger hindurchgeleitet wird. Dieser Kälteträger wird z.B. von einer hier nur schematisch dargestellten, aus einem Kompressor 36 sowie einem Verflüssiger 37 gebildeten Kältemaschine geliefert.
Das neue Verfahren und die in der Zeichnung dargestellte neue Vorrichtung arbeiten in der folgenden Weise: Der nach einem Sterilisationsvorgang in dem Sterilisator 1 befindliche Sterilisierdampf wird mit Hilfe der Vakuumpumpe 10 durch die Rohrschlange 17.dem Sterilisator entzogen. Beim Durchströmen der Rohrschlange 17 gibt dieser Dampf seine Enthalphie und das Kondensat einen großen Teil seiner Wärme an das'sich im oberen Teil 21 des Behälters befindliche Wasser ab. In der Vakuumpumpe 10 wird das abgekühlte Kondensat mit dem dem unteren Teil 22 des Behälters über den Zulauf 24 für die Vakuumpumpe entnommenen und relativ kalten Betriebawasser gemischt und dann dieses Gemisch, das eine etwas höhere Mischungstemperatur als das dem unteren Teil 22 entnommene Wasser hat, über den Ablaufanschluß 25 der Vakuumpumpe dem unteren Teil 22 des Behälters wieder zugeführt.
Bereits aufgrund dieser Arbeitsweise ergibt sich ein Temperaturgefälle für das in dem Behälter 2 befindliche Wasser, wobei die Temperatur von oben nach unten abfällt. Dieses Wärmegefälle wird durch die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Gewichts des Wasser beibehalten bzw. unterstützt. Um eine Durchmischung der unterschiedliche Temperaturen aufweisenden Anteile des Wassers in dem Behälter sicher zu unterbinden, kann der obere Teil 21 von dem unteren Teil 22 des Behälters durch eine mindestens einen Wasserdurchlaß aufweisende Scheidewand 23 getrennt sein, Das sich oben im oberen Teil 21 des Behälters 2 befindende Wasser, das diehöchste Xemperatur hat, wird als Kesselstpeisewasser über den Ablauf 33 an den Sattdampf erzeuger 34 gegeben, der aus diesem Warmwasser durch Zuführung nur einer relativ geringen Wärmeenergie Sattdampf erzeugen kann, den er wiederum an den Sterilisator 1 liefert.
Damit die Vakuumpumpe 10 einwandfrei arbeiten kann, darf das ihr durch den Zulauf 24 zugeführte Wasser, das als Betriebsmittel, dient, keine zu hohe Temperatur haben, da es sonst infolge des in der Vakuumpumpe herrschenden Unterdrucks bereits bei relativ niedrigen Temperaturen verdampfen könnte, wodurch der Betrieb der Vakuumpumpe gestört würde. Aus diesem Grund kann im unteren Teil 22 des Behälters 2 die zusätzliche Rohrschlange 35 vorgesehen sein, mit der das sich im unteren Teil 22 befindende Kaltwasser weiter abgekühlt wird. Dieses ist meist dann erforderlich, wenn die Umgebungstemperatur, bei der die neue Vorrichtung betrieben wird, relativ hoch ist, was z.B in den Tropen der Fall ist.
Um gerade auch bei höheren Umgebungstemperaturen dem dem Sterilisator 1 entnommenen Sterilisierdampf eine ausreichende Wärmemenge entziehen zu können, darf auch das im oberen Teil 21 des Behälters 2 befindliche Wasser eine bestimmte Temperatur nicht übersteigen. Zu diesem Zweck ist der Luftkühler 27 vorgesehen, durch den das im oberen Teil 21 befindliche Warmwasser mit Hilfe der Umwälzpumpe 28 hindurchgeleitet werden kann, wodurch die Temperatur auch dieses Warmwassers weiter vermindert werden kann.
Uber den ganz unten im Behälter 2 vorgesehenen Zulauf 30 kann Kaltwasser in den Behälter eingeleitet werden, wodurch das sich im unteren Teil 22 des Behälters 2 befindliche Wasser weiter abgekühlt werden kann. Das durch Zulauf von kaltwasser im oberen Teil des Behälters 2 überlaufende Wasser wird durch den ueberlauf 32 abgeleitet.
Um eine konstante Füllstandshöhe in dem Behälter beibehalten zu können, ist im oberen Teil 21 des Behälters ein weiterer Zulauf 31 vorgesehen, über den z.B. mit Hilfe einer herkömmlichen Schwimmerregelung der Wasservorrat in dem Behälter 2 immer dann ergänzt wird, wenn die gewünschte Füllstandshöhe unterschritten wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Qi Sterilisationsverfahren für mit Fremddampf gespeiste Großsterilisatoren, bei dem das zu sterilisierende Gut mit Sattdampf beaufschlagt wird, der in Borm eines Dampf-Eondenswassergemisches als Wärmeträger zur Erwärmung von Xaltwasser durch Wärmetausch benutzt wird, das dann als Warmwasser anderweitig verwendet wird, nach Patent 24 21 776, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Kaltwasser im wesentlichen aus dem kondensierten Sterilisierdampf gewonnen wird und daß aus dem Warmwasser der Fremddampf erzeugt wird.
2. Sterilisationsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das gewonnene Kaltwasser aufgrund des von der Temperatur abhängigen unterschiedlichen spezifischen Gewichts des Wasser in einen wärmeren und einen kälteren Anteil getrennt wird, daß das Warmwasser dem wärmeren Anteil entnommen wird, der auch für den Wärmetausch benutzt wird, und daß der kältere Anteil zur Speisung einer das Dampf-Eondenswassergemisch aus dem Sterilisator abziehenden Vakuumpumpe benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der kältere Anteil durch Wärmetausch und/oder Zuführung von Kaltwasser zusätzlich abgekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der wärmere Anteil durch Wärmetausch zusätzlich abgekühlt wird.
5. Sterilisationsvorrichtung mit mindestens einer Sterilisationskammer, die von einem Sattdampferzeuger, z.B. einem Eigendampferzeuger gespeist ist und einen Dampf-Kondenswasserablauf aufweist, der über einen das Dampf-Kondenswassergemisch als Wärmeträger benutzenden Wärmetauscher mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, der mit zu erwärmendem Wasser gespeist ist und einen Ablauf zur Abgabe von Warmwasser hat, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wärmetauscher (2) mit Zu- (24) und Ablauf (25) der Vakuumpumpe (10) verbunden ist und daß sein Ablauf (33) mit dem Sattdampferzeuger (34) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß im oberen Teil (21) des Wärmetauschers (2) der Durchlaufteil (17) für das Dampf-Kondenswassergemisch und im unteren Teil (22) unten der Zulauf (24) und oben der Ablaufanschluß (25) für die Vakuumpumpe (10) angeordnet sind und daß im oberen Teil oben der Ablauf (33) für das Warmwasser angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der obere und untere Teil (21,22) des Wärmetauschers (2) durch eine mindestens einen Wasserdurchlaß aufweisende Scheidewand (23) voneinander getrennt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h -g e -k e n n z e i c h n e t , daß der obere Teil (21) des Wärmetauschers (2) oben einen mit einem Luftkühler (27) verbundenen Auslaß (26) und unten einen mit dem Luftkühler verbundenen Einlaß (29) hat.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem unteren Teil (22) des Wärmetauschers (2) ein weiteres Durchlaufteil (35) für einen Kälteträger angeordnet ist, das von einer Kältemaschine (36,37) gespeist ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß im unteren Teil (22) des Wärmetauschers (2) unten ein Zulauf (30) für Kaltwasser und im oberen Teil (21) des Wärmetauschers oben ein ueberlauf (32) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wärmetauscher (2) einen Wasserzulauf (31) zum Aufrechterhalten einer bestimmten Wasserhöhe aufweist.