DE2710968A1

DE2710968A1 - Verfahren und vorrichtung zur sterilisierung von gegenstaenden in einem autoklaven

Info

Publication number: DE2710968A1
Application number: DE19772710968
Authority: DE
Inventors: Hans Anders Fahlvik; Nils Arne Fahlvik
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-12
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DK112977A; NL7702982A; JPS52138393A; SE7603436L; JPS5630023B2; FI770847A; US4111654A; GB1571217A

Description

<f.

Dipl.-Inq. Vf.fceyer Dipl.-Nirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstr. 36

In Sachen:

Aktiebolaget Electrolux

Luxbacken 1 .

S-1o5 45 Stockholm /Schweden

Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisierung von Gegenständen in einem Autoklaven.

Die Erfindung betrifft ein Vorfahren zur rterilisierurg von Gegenständen in der Behändlungskammsr eines irit Dampf betriebenen doppelwandigen Autoklaven, wobei Dampf in den Mantelraum zwischen den WMnden eingeleitet wird und von dort über eine Verbindung in die Behandlungskammer oelannt.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Bei den bekannten Autoklaven funktioniert die Eterilisierung manchmal nicht einwandfrei, so daß man gezwungen war, den Behandlungsablauf sehr sorgfältig zu überwachen und das Ergebnis zu kontrollieren. Man konnte nie ganz sicher sein, daß wirklich alle Gegenstände nach der Behandlung steril waren, und aus diesen Grunde wurde die Pehandlungszeit über das notwendige Maß hinaus verlängert. Es hat sich nun herausgestellt, daß die unerwünschten UngleichmFPigkeiten der Teliandlung im wesentlichen dadurch zustande kommen, daß ein

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Teil des dem Autoklaven zugeführten Danpfs in dem Raum zwischen der Behändlungskammor und dor äußeren Wand den Autoklaven kondensiert und des Kondensat teilweise vom Dampfstrom in die Eehandlungskarner mitgeführt wird. Dabei konnte es geschehen, daß die EehandlunqsVorcmer in eirigon Fällen mehr Kondensat enthielt als nur durch Kondensation von Dampf bein Aufheizen der Gegenstände von Paurtoperatur auf die gewünschte Sterilisierten.peratur gebildet wurde. Es ist ab sr seit langem bekannt, daß das Vorhandensein von Wasser in oder auf den Gegenständen die Abtötung der Bakterien stört und die Gefahr einer erneuten Infizierung des sterilisierten Materials mit sich bringt.

Über den erwähnten Nachteil der Unsicherheit hinsichtlich des Behandlungsergebnisses hinaus h?t die Kondensation von Dampf im Mantelraun und in der Verbindung zwischen diesem und der Eehandlungskanmer den weiteren Nachteil, dar dadurch beträchtliche Wärmeverluste verursacht werden, die wiederum zusätzliche Kosten für die Behandlung bedeuten. Linon weiteren Kostenfaktor bildet auch die Verlängerung der Γγ>-handlungsdauer, die erforderlich ist, um mit Sicherheit das gewünschte Ergebnis zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Sterilisierung zuverlässiger uni billiger als bisher durchgeführt werden kann, und zur Lösurq dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlaaen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daP während derjenigen Behandlungsphase, in welcher Dampf ir den Autoklaven eingeleitet wird, durch Drosselwirkung der Verbindung und qesteuerte Ableitung von Dairpf aus der Pehandlungskanmer zwischen dieser und dem Mantelraum ein in wesentlichen konstanter Druckunterschied aufrechterhalten wird.

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Eine zur Durchführung des genannton Verfahrens geeignete* Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Verbindung zwischen dem Mantelraum und der Eehnndlungskamrner derart ausgebildet ist, daß sie einen bestimmten Druckunterschied zwischen beiden erzeugt, und daß der Auslaß der Behandlungskainmer als Drossel ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten senkrechten Schnitt durch

einen schematisch dargestellten bekannten Autoklaven und

Fig. 2 einen entsprechenden senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Autoklaven.

Der in Fig. 1 dargestellte Autoklav hat eine Iiehancllungskammer 1o, in welcher Gegenstände 11 sterilisiert worden. Die Eehandlungskammer 1o ist umgeben von einem durch eine doppelte Wandung gebildeten Mantelraun¹. 12, der an eine Dampf zuführleitung 13 angeschlossen ist. Vom Mnntelrauir. 12 führt eine Verbindungsleitung 14 zur Eehandlungskairaner 1o, die mit einer T.us laß leitung 15 versehen ist. Auch der Mantelraum 12 hat eine Auslaßleitung 16, durch die Luft und Dampfkondensat abgeführt werden. Die Auslaßleitung 15 ist an eine Vakuumpumpe angeschlossen, mit der die Luft abgesaugt wird, bevor Dampf in die Behandlungskamrer eingelassen wird. Die Auslaßleitung 16 führt zu einem Kondenswasserabfluß. Die Leitungen sind mit Ventilen mit herkömmlichen Steuerungsmitteln versehen.

Der bekannte Autoklav arbeitet wie folgt:

Wie durch einen Pfeil 17 angedeutet, wird über die Zufuhrleitung 13 Dampf in den Autoklaven eingeführt. Der Dampf

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strömt in den Mantelraun 12 und heizt dabei sowohl dip äußere Gehäusewand 18 des Autoklaven wie auch dessen innere Wand 19 auf, wobei ein Teil des Dar-pfs kondensiert. Auf diese Weise entsteht iir Mantelraun 12 eine Atmosphäre, dir Nnrdampf und V.assertropfen enthält. Diese Atmosphäre vird über die Verbindungsleifung 14 in die Iehprxlungskanjver 1o ncileitet. Die Strömungsgeschwindigkeit des Danpfs in der Verbindungsleitung ist dabei verhältnismäßig hoch, so daß einerseits Wärmeverluste entstehen, weil kinetische Knergie fiir den Danpftransport verbraucht wird, und andererseits der mit hoher Geschwindigkeit strönende Darpf V/assertröpfchen aus der Mantelraum 12 über die Verbindungsleitung 14 in die Vohandlungskammer 1o mitreißt. Dort wird in ersten Verfnhrensstadiuir. der l.'ärmeinhalt des Panpfs dazu benutzt, die Gcoerstände 11 von Raumtemperatur auf die Gterilislertoirpercitur aufzuheizen. Während der folgenden zweiten Fehandlungsphase wird dann diese Sterilisiertemperatur der Gegenstände w.'ihrend einer vorgegebenen Zeitspanne aufrechterhalten. Wärme wird auEerdeir verbraucht für das Aufheizen der Innenwand 19. Aus den Mantelraum 12 wird das Kordensat, welches nich dort gebildet hat, über die Auslaßleitung 16 abgeführt, wie dies durch einen Pfeil 2o angedeutet ist. Sollte der Druck in der Behandlungskairner zu hoch werden, wird Danpf gemäß Pfeil 21 über die Auslaßleitung 15 abgelassen.

Das Vorhandensein von Kondensat in der Dehandlungs)nrner während der Behandlung ist ein Nachteil. Wie schwerwiegend sich dieser auswirkt, hängt natürlich von der Art c^s zu behandelnden Materials sowie davon ab, wie es in der Pehandlungskammer gelagert und gepackt ist, usw. Ts steht jedoch fest, daß die Behandlung auf jeden Fall zuverlässiger und billiger wäre, wenn das Vorhandensein von Kondensat in der Behandlungskarjner 1o weitgehend vermieden werden könnte.

üur Behandlung muß eine bestiirnte Wärmemenge auf die Geren-

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stände übertragen werden, und dies geschieht durch Einführung einer bestimmten Menge Dampf mit einen bestirjr.ten F'irpelnhalt Außerhalb der Eehandlungskarnmer wird v;iirire dazu benutzt, urr Dampf einer bestimmten Qualität zu erzeugen, der dann für den Wärmetransport zu den Gegenständen sorgt. Sollte die Geschwin digkeit ces Dampfs zu niedrig sein, v.Mre die zugeführte wärme menge zu klein. Ist andererseits die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs zu hoch, entstehen große WMrmeverluste auf den Strömungsweg. Diese Verluste verringern den Wirkungsgrad, d.h. das Verhältnis zwischen der in der rohandlungskammor ausgenutzten Wärmemenge und der verfügbaren Wärmemenge. Außerdem bewirken die Strömungsverluste, die kinetische Energie sind, eine beträchtliche Kondensation von Dampf. Es bilden sich Wassertröpfchen, die in die Behändlungskarunar mitgeführt werden und sich dort in der oben aufgezeigton Weise nachteilig bemerkbar machen, da eine unnötige Befeuchtung der zu behandelnden Gegenstände vermieden werden sollte.

Obgleich eine geringe Menge VJassertröpfchen ?uch hei rer Strörungsgeschwindigkeit des Dampfs geb ildet wird, ist es möglich, die Tröpfchen daran zu hindern, durch den Dampfstrom in die Pehandlungskairjner mitgenommen zu worden. Für einen Autoklaven üblicher Ausführung gilt folgendes:

1) Ungefähr 35 m/Sek. ist die niedrigste Strömungsgeschwindigkeit, mit der sich eine ausreichende Menge Dampf zu für die Sterilisierung normaler Temperaturen und Drücken, ni
zuführen läßt;

und Drücken, nämlich etwa 12o - 135°C und 1,o bis 2,5atü

2) 6o m/Sek. ist die höchste brauchbare Strömungsgeschwindigkeit, weil sie den bestmöglichen Wärmetransport ergibt bei gleichzeitig vernachlässigbar geringen Strömung* Verlusten.

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Man kann sagen, daß der In die Eehandlungskamirer strengende Dampf eine thermodynamisch optimale Geschwindigkeit hat, wenn der Wärmeverbrauch für eine bestirnte Art von Sterilisation am geringsten ist. Diese Geschwindigkeit hrt sich als ungefähr 5o m/Sek. herausgestellt.

Der in Fig. 2 dargestellte Autoklav hat eine HuPero C.eh.Musewand 22 nach Art von Druckgef«^:ssen und eine innere Wand 23, welche eine Pehandlungskamner 24 umschließt, in der nogons ta η de 25 behandelt werden. Zwischen den Winden 22 und 2 3 befindet sich ein Pantelraum 26, dessen Volumen ir. Verh^ltris zu dem der Benandlungskammer 24 groß oder wenigstens etva gleich ist. Dem Mantelraum wird Dampf über eine FinlaPlcitun-7 27 zugeführt, wie durch einen Pfeil 28 angedeutet. Vom roden des Mantelraums 26 geht eine Auslaßleitung 29 aus, die ein Absperrventil 3o und eine Vakuumpumpe 31 enthält.

Die Aus verhältnismäßig dünnem Material bestehende innere Viand 23 hat Einlaßöffnungen 32, 33, durch die Dampf aus den Mantelraum 26 frei in die Behandlungsknnmer 24 einströmen kann. Die Verbindungen zwischen dem Hantelraum und der Vohandlungskammer darstellenden Einlaßöffnungen 32, 33 können Löcher oder längliche Schlitze sein, deren Querschnitt in Hinblick auf den hindurchströmenden Drmpf so gestaltet ist, daß eine Druckdifferenz von o,o1 bis o,o2 Atmosphären erhalten wird. Die Pehandlungskamner 24 hat eine getrennte Auslaßleitung 34, welche zusammen mit der Auslaßleitung 29 in einen Abfluß 35 mündet. In der Auslaßleitung 34 sind ein Absperrventil 36 und eine Drossel 37 vorgesehen. Außerdem hat die Lehandlungsl·ammer 24 am Boden eine öffnung 38, über die Kondensat, welches sich möglicherweise in der Kammer gebildet hat, direkt in die Auslaßleitung 29 abfliefen kann. Es können jedoch nur geringe Mengen Dampf auf diesem Wege in die Behandlungskammer eindringen. Die Verbindungen 32 und 33 zwischen dem Mantelraum 26 und der Behandlungs-

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kariner 24 haben einen Strömungswiderstand von speziell so bemessener Größe und eine selche Fcrm, daß der durch die Linlaßleitung 27 in den Mantelraum 26 einströmende Dampf nicht ohne änderung seiner Strömurgsrichtung in die Eehandlungskaruner 2fi einströmen kann. Zu diesen Zweck ist das Metallblech der* inneren Wand 2 3 air oberen Rand der Verhindungen 32, 33 nach auswärts gebogen, so daß Kondensat von außerhalb und oberhalb der Verbiniungsöffnungen nicht in die Behandlungnkaruner fließen kann. Auf der Innenseite der Verbindungsöffnungen 32, 33 ist jeweils ein Leitblech 39 in der in der Zeichnung dargestellten Form so angeordnet, daß der hindurchströmende Dampf nach aufwärts und möglicherweise vorhandenes Kondensat abgeleitet wird.

Die Dampfzufuhrleitung 27 enthalt ein Steuerventil 4o, welches in Abhängigkeit vom Druck im Mantelraum 26 betätigt wird. Hierzu ist ein Betätigungsmechanismus 41 des Ventils 4o über eine Steuerleitung 42 mit einem Druckfehler 43 im Mantelraum 26 verbunden.

Die Sterilisierung geschieht mit dem erfindungsgemHßen Autoklaven wie folgt:

Zunächst ist das Ventil 4o in der Einlaßleitung 27 geschlossen, ebenso wie auch das Ventil 36 in der Auslaßleitung 34 der Behandlungskair.rer 24. Fs werden die Gegenstände 25 in die Behandlungskammer 24 eingelegt und dann wird die nicht gezeigte /.utoklaventftr geschlossen. Daraufhin öffnet das Ventil 3o, und mittels der Vakuumpumpe 31 wird die Luft aus dem Mantelraum 26 und der Pehandlungskammer abgesaugt. Bei einem vorgegebenen Unterdruck in der Behandlungskanmer wird der Betätigungsmechanismus 41 des Ventils 4o aktiviert, so daß das Ventil öffnet und Dampf in den Mantelraum 26 einströmt. Die mit Drosselwirkung ausgestatteten Verbindungsöffnungen 32, 33 zwischen dem Mantel-

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raum 26 und der Behandlungskammer 24 sind ständig offen, so daß Dampf aus den Mantelraum 2C in die rohandlurqsk.iinrer 24 strömen kann. Die Vakuumpumpe 31 fährt fort, über cUo Auslaßleitung 29 anzusaugen, und folglich strörrt Dampf zu diesem Punkt hin durch den Mantelraun 26, die Verbindungsöffnungen 32, 33 und auch durch die Lehandlungskarpor 24. Erst nach einer bestimmten Zeitspanne wird die Vakuumpumpe angehalten und das Ventil 3o geschlossen.

Die Zufuhr von Dampf dauert jedoch noch fort, bis eier Druck im Mantelraun 26 den am Druckfühler 34 eingestellten V'crt erreicht. Bereits bei einem Druck oberhalb des Λtrosphnrendrucks wird das Ventil 36 in der Auslableitung 34 dor Iphandlungskamirer 24 geöffnet. Dadurch v/ird die Drossel 37 in der AuslaCleitung 34 aktiv und l.Mflt einen gedrosselten Dampfstrom hindurch. Dadurch füllt der Druck in der Pohandlungskammer ein wenig und Dsnpf strört weiterhin aus dem Mantelraum in die Behandlungskarir.er. Keil der Druck im Mantelraum fEllt, reagiert der Druckfehler 23 und ftffnet das Ventil 4o, so daP frischer Dampf zugeführt v/ird. \ ."hrend der gesamten Zeit erhält Iran einen Danpfstrom, mit dessen Hilfe u.a. die Temperatur und der Druc> in der üehand]ungskammer gesteuert werden können, so daß nur sehr geringe Abweichungen von den angestrebten Vierten auftreten.

Nach der Sterilisierphase kann die Behandlung der Gegenstände in bekannter Weise fortgeführt werden.

Während der Absaugperlode strömt Darcpf deshalb nach, weil er durch die Wirkung der Vakuumpumpe angesaugt wird. Während der Aufheizperiode geschieht dies durch den Dairpfverbrauch für das Aufheizen und durch die Kondensation, und w.ihrend der Sterilisierperiode lassen sowohl der WHrneverLrnuch als auch der Abfluß von Dampf durch die Drossel 37 Dampf nachströmen.

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Durch die besondere Ausbildung des Strömungswiderstands in der Verbindung zwischen dem Mantelrnur, 26 und der L'ohandlungs kammer 24 wird während aller genannter Pehandlungsporioden, in denen man mit Dampf in der Eebandlungskammer arbeitet, zwischen dieser und dom Mantelraum ein Kleiner Druckunterschied aufrechterhalten. Diese Druckdifferenz gibt die Möglichkeit, die beste Strömungsgeschwindigkeit des der Eehandlungskammer zugeführten Darpfs zu erzielen, ohne daß die Gefahr besteht, gelegentlich eine zu hohe Strömungsqeschwindigkeit zu erhalten.

ErfindungsgemSß wird die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs zwischen dem Mantelraum und der Eehandlungsksmr.er so eingestellt, daf die Energieverluste miniral sind. TVußerdcr wird die Gefahr beseitigt, daß die Dampfströmung in der Verbindung ständig Kondensat vom Mantelraum in die Behandlungskamner transportiert.

Abweichend vom vorstehend beschriebenen Ausführungsheispiel kann die Auslaßleitung 34 aus der Eehandlungskammer 24 ersetzt werden durch eine in der Zeichnurg gestrichelt angedeutete Zweigleitung 44, welche zu der gemeinsairen Auslaßleitung 29 führt. Die Zweigleitung 44 umgeht das Ventil 3o und die Vakuumpumpe 31 und mündet in den Abfluß 35. Kbcnso wie die Auslaßleitung 34 enthält auch die Zweigleitung 44 eine Drossel 45 und ein Absperrventil 46.

Patentansprüche /

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Sterilisierung von Ciogonst"nd:?n in tier Eehandlurgskamrer eines mit Drrpf betriebenen corpplvvnunrn Autoklaven, wobei Dampf in den Mantelraum zwischen den l'"r.cien eingeleitet wird und von dort über eine Verbindung in die Behandlungskairjrer gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß während derjenigen l'-ehandlunqrsphap··?, in welcher Dar.pf in den Autoklaven einaeleitst wird, durch Drosselwirkupg der Verbindung und gesteuerte Ableitung von Dampf aus der Behandlungskanmer zwischen dieser und der Mantelraum ein im wesentlichen konstanter Druckunterschied aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Dnnpf ungefähr irit optinol^r thermodynamischer Geschwindigkeit durch die Verbindung strömt·.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichn et, daß die Zufuhr von Dair.pf ir Abhängigkeit von dessen Ableitung aus und Verbrauch in der Eehandlungskainrer gesteuert wird.

4. Vorrichtung zur Sterilisierung von Geqenst.'inron in der Bchandlungskammer eines η it Dan^pf betriebenen doppelwandigen Autoklaven, bei der. Dampf in den Mantelrauro zwischen den Wänden einleitbar ist und von dort über eine Verbindung in die Eehandlungskaraner gelangt, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung (32, 33) zwischen dem Mantelraum (26) und der Behandlungskainrer (24) derart ausgebildet ist, daß sie einen bestimmten Druckunterschied zwischen beiden erzeugt, und daß der Auslaß (34, 37) der Behandlungskammer (24) als Drossel ausgebildet 1st.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch α e kennzeichnet , d?p. in cer Dnrpf-KinlaPleitunr-(27) zuir ftnntelraum (26) eir durch einen Druck fiihl^r (·ί3) im Mantelraum (26) beeinflußtes ftcuerventil (4o) und j r cl-^r Auslößleitung (34) der Eehandlungskamrcar eine Drossel (37) angeordnet sind\

6. Vorrichtunn nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung (32, 33) einen solchen Strömungswiderstand hat, daß der Darpf rit optimaler thermodynanischer Geschv/indigkeit in die I'ehanc¹-lur.gskairxor (24) strömt, wenn das Cteuerventil (4o) in dor Dampf-I'inlaßleitung (27) und die gedrosselte AuslaPleitung (34, 37) geöffnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dan der Strömungswiderstand der Verbindung (32, 33) so eingestellt ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Dairpfs beim Finströmen in die L'chandlungskaipjr.er (24) das o,7 bis 1,2-fache der thermodynamisch optin a- len Geschwindigkeit betriigt.

8. Verrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand dar Verbindung (32, 33) so eingestellt ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs beim Finströmen in die Eehandlungs- karuner (24) das o,9 bis 1-fache der thermodynamisch optimalen Geschwindigkeit beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet , daß der Strömungswiderstand der Verbindung (32, 33) so eingestellt ist, daß die Strömungs geschwindigkeit des Dampfs bein¹ Einströmen in die Behandlunc-rskamraer (24) zwischen 35 und 6o m/Sek. betrögt.

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10. Vorrichtung nach einem dor /Tisprüchc 4 bin 9, <". z\ - durch gekennzeichnet, clnß die rtrrrunqs- richtung des Dampfs durch die Verbindung (32, 33) ur v/oninr.tons 9o , vorzugsweise nach oben, uirlorKhor ist.

11. Vorrich'tung nach Anspruch 4, dadurch no- kennzeichnet , daß die Verbindun« (32, 3 3) r.it
Mitteln zur Ablenkung von Kondensat von der Eehandlur.gs-
kairjner (24) zun Mantelreun (26) hin ausgebildet ir.t.

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