DE3338782A1

DE3338782A1 - Vorrichtung zur aseptischen probeentnahme von fluessigkeiten aus einer leitung, insbesondere in der getraenke-, pharma- und kosmetikindustrie

Info

Publication number: DE3338782A1
Application number: DE19833338782
Authority: DE
Inventors: Eckhard 3400 Göttingen Albrecht; Günter Pradel; Franz Peter 3408 Brochthausen Schubert
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1985-05-15
Also published as: DE3338782C2

Description

Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aseptischen Probeentnahme von Flüssigkeiten, insbesondere in der Getränke-, Pharma- und Kosmetikindustrie zur mikrobiologischen Untersuchung der Proben auf Schadstoffe, bei der die Proben einer absperrbaren Probeentnahmeleitung entnehmbar und einem Filter zuleitbar sind, der einen selektiv permeablen Flachfilterzuschnitt mit einer die Schadstoffe zurückhaltenden Porengröße aufweist und welcher dem Filter entnehmbar ist und als Probenträger für die mikrobiologische Untersuchung dient.
In der Getränkeindustrie werden die in Verkaufseinheiten abzufüllenden Getränke einer ständigen Kontrolle auf Schadstoffe, insbesondere Keime, Bakterien, Hefen unterzogen, die zu einer Schädigung der abgefüllten Getränke führen könnten.
Die Verarbeitung, Veredelung und Abfüllung erfolgt unter Sterilbedingungen. Die Kontrollen dienen dazu, während des Abfüllprozesses laufend statistische Kontrollen duchzuführen, ob diese Sterilbedingungen tatsächlich noch vorhanden sind.
Die Kontrolle erfolgt dadurch, daß aus einer absperrbaren Probenentnahmeleitung während des gesamten Filtrationsprozesses der Flüssigkeit bzw. während des gesamten Abfüllvorganges der Flüssigkeit in festgelegten Zeitabständen festgelegte Probenmengen entnommen werden und in einem Prüffilter filtriert werden, der aus einer Flachfiltermemb.ran besteht, die eine die nachzuweisenden Schadstoffe zurückhaltende Porengröße hat und gleichzeitig so beschaffen ist, daß er sich direkt nach Entnahme aus dem Filtergehäuse zur mikrobiologischen Untersuchung eignet und als Probenträger dient. Die derzeitige Praxis von Probeentnahmen ist zeitraubend und umständlich; da zur Vermeidung einer Sekundärkontamination bei der Probenentnahme äußerst sorgfältig vorgegangen werden muß. Die Entnahme darf nur mit sterilisierten Entnahmegefäßen und Hilfswerkzeugen erfolgen. Die Anschlüsse der Betriebsmittel müssen zur Vermeidung einer solchen Sekundärkontamination durch Abflammung sterilisiert werden.
Ein weiterer Mangel der bisher bekannten Kontrollmethoden ist darin zu sehen, daß durch menschliche Unzulänglichkeit die vorgeschriebenen Kontrolltermine und Intervalle nicht exakt eingehalten werden. Durch unsachgemäße Sterilisation der Probeaufnahmeflaschen kommt es häufig zu verfälschten Prüfergebnissen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der Probeentnahme vieler Proben auf dem eingangs genannten Sachgebiet die Gefahr einer Sekundärkontamination mit einfachen technischen Mitteln auf ein Minimum zu reduzieren und die Probeentnahme zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird in vorteilhafter Weise die Probeentnahme erleichtert, ohne daß die Gefahr einer Sekundärkontamination besteht. Die Probeentnahme erfolgt in festgelegten Zeitabständen und in festgelegten Volumina. Die Anzahl der Proben während eines Filtrationsprozesses bzw. während eines Abfüllvorganges wird durch den Zählerstand dokumentiert. Durch die Wahl von drucklurtgesteuerten Ventilen ohne elektrische Bauteile ist von vornherein eine Gefahrenquelle ausgeschlossen, die sich aus der Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen aufgrund von Feuchtigkeit ergibt. In der gesamten Getränkeindustrie ist es üblich, Maschinenteile mit Wasser, Sterilisationsmittel oder Heißdampf abzuspritzen. Die Anordnung der Ventileinrichtung auf der Filtratseite hat den Vorteil, daß das mit der zu untersuchenden Flüssigkeit in Berührung kommende Leitungssystem nur bis zum Filtratausgang des Prüffilters sterilisiert werden muß.
Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch die von der Probeflüssigkeit bzw. dem Filtrat durchströmte Ventilanordnung mit Meßbehälter, mit schematisch angedeuteten Objektteilen für die Getränkeaufbereitung und Fig. 2 einen Schaltplan der Einrichtung mit schematisch angedeuteten Objekten für die Getränkeaufbereitung.
Die einem nicht dargestellten Vorratsbehälter entnommene Flüssigkeit gelangt über die Leitung 10 in einen Schichtenfilter 11, der Trübstoffe, Keime, Bakterien und Verunreinigungen aus der Flüssigkeit herausfiltert und diese wird über die Leitung 15 über eine Abfüllmaschine der Verkaufseinheit 16 zugeführt. Unmittelbar vor der AbSüll- maschine bzw. unmittelbar hinter dem Filter 11 (letzter Filter in der Abfüllanlage) ist eine Probeentnahmeleitung 15' mit einem Absperrventil 17 vorgesehen, in die der Probenfilter 18 eingebaut ist. Derartige Filter 18 bestehen aus einem Gehäuseoberteil und Unterteil, zwischen die ein Flachfilterzuschnitt 19 lösbar eingespannt ist und diesem im Bedarf entnommen werden kann. Der Flachfilterzuschnitt 19 ist bezüglich der nachzuweisenden Schadstoffe mit einer geeigneten Porengröße ausgestattet und hat gewöhnlich den Durchmesser üblicher Petrischalen z.B. 47 rm, um direkt unter mikrobiologischen Gesichtspunkten untersucht werden können.
Zur Auszählung eventuell vorhandener Keime ist die Filteroberfläche üblicherweise mit einem aufgedruckten Gitter ausgestattet. Auf der Filtratseite des Filters 18 mündet der Ausgang des Filters 18 mit seiner Leitung 20 im Zylinderraum 34 eines Einlaßventiles V1 für einen nachgeschalteten Meßbehälter 21, dessen Auslad 22 in einem entsprechenden Zylinderraum 34 eines Auslaßventiles U2 mündet, dessen Ausgang 22 wiederum in einem vorzugsweise mit Füllstandsmarkierungen ausgestatteten Auffanggefäß 23 endet.
Die beiden Ventile V1 und V2 sind im wesentlichen identisch aufgebaut und als übliche Differential-andem-Kolbenschieber ausgebildet. Das Ventilgehäuse 31 wird durch den Tandem-Kolben 32,33 in einen Flüssigkeitsraum 34 und einen Druckluftraum 36 unterteilt, die durch mehrere Dichtungen 38, vorzugsweise Ringdichtungen und Lippendichtungen leckdicht voneinander getrennt sind. Dabei steht die Kolbenfläche 32' unter der Kraft einer Rückstellfeder 37 und die Kolbenfläche 35 ist druckluftbeaufschlagt aus der Leitung 27 bzw. 25.
Der im Meßbehälter 21 mündende Auslad 20 des AuslaRventiles V1 ist als Drosselleitung 20' ausgebildet, so daß beim Füllen des Meßbehälters 21 keine Druckstöße auftreten bzw. die Filtration langsam erfolgt.
Der Auslaß 22 des Meßbehälters 21 mündet im Zylinderraum 34 des Auslaßventiles V2, welches entsprechend V1 aufgebaut ist und dessen Kolben 35 von der Druckluftleitung 25 beaufschlag ist.
Das Sensorventil V3 ist als StöRelventil ausgebildet, wobei der von Druckluft aus der Leitung 27 und dem zusätzlichen Druck einer Rückstellfeder beaufschlagte Stößelkolben 39 des Stößels 40 in eine Entlüftungstrnung 42 eingreift, die von einer Dichtungskugel 41 verschlieRbar ist, die unter dem Flüssigkeitsdruck des gefüllten Meßbehälters 21 steht und Entlüftungsöffnung 42 freigibt, wenn der Heßbehälter 21 sich in der Füllphase bzw. in der Entleerungsphase befindet.
Gemäß Fig. 2 sind die bereits beschriebenen Bauteile gemäß Fig. 1 durch die Druckmittelquelle P, das Start-Stop-Ventil V4., durch das Zeitsteuerventil V5 (Timer), das Steuerventil V6 und den Zähler Z ergänzt, die über die den einzelnen Ventilen zugeordneten Eingänge bzw. Ausgänge 1,2, 3,4,5,12,14 und durch die Druckluftleitungen 24,25,26,27,28, untereinander verknüpft sind.
In dieser Einrichtung haben die einzelnen Geräteteile folgende Aufgabe: Das Einlaßvent':l V1 direkt hinter dem Probeentnahmefilter 18 dient dazu, nach Ablauf der eingestellten Zeit am Timer V5 den Meßbehälter 21 zu füllen.
Das Auslaßventil V2 hinter dem Meßbehälter 21 sperrt und öffnet den Auslaß 22 des Meßbehälters 21. Sobald der Meßbehälter 21 gefüllt worden ist und über das Sensorventil V3 ein Impuls abgegeben worden ist, schließt V1 und V2 wird geöffnet, um den Meßbehälter 21 zu entleeren.
Der Zähler Z dient zur Dokumentierung der durchgeführten Füllungen des Meßbehälters 21 und somit der durchgeführten Filtrationen von beispielsweise Je 50 ml.
Das Steuerventil V6 wird vom Sensorventil V3 und dem Start-Stop-Ventil V5 und dem Timer V7 angesteuert, d.h. geregelt und ubernimmt die Schaltungen der Ventile V1 und V2 und des Zählers Z.
Uber das Sensorventil V3 wird der Meßbehälter 21 abgetastet und sobald dieser gefüllt ist, geht ein Impuls an das Steuerventil V6.
Das Start-Stop-Ventil V4 dient zum Ein- bzw. Ausschalten der pneumatischen Steuerung und ist mit einem Pilztaster ausgestattet, der eine Raststellung besitzt.
Das Zeit-Steuerventil V5 (Timer) ist einstellbar von 5 bis 25 Minuten. Nach Ablauf der eingestellten Zeit gibt der Timer V5 an das Steuerventil V6 den Befehl zum Öffnen des Einlaßventiles V1 und somit zum Füllen des Meßbehälters 21.
Das Unterbrecherventil V7 hat die Aufgabe, den Luftstrom vom Timer V5 zum Eingang 14 des Steuerventils V6 zu unterbrechen und damit den Steuerbefehl auf einen Impuls zu begrenzen.
Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Durch Einschalten des Start-Stop-Ventiles V4 werden der Timer V5 und das Steuerventil V6 mit Druckluft versorgt.
Das Steuerventil V6 hat in der Grundstellung Druckluft am Ausgang 2, somit wird das Ventil V2 geöffnet und gleichzeitig ein Impuls auf den Timer V5 an dessen Eingang 12 gegeben. Durch diesen Impuls wird das mechanische Zeitwerk inganggesetzt und nach Ablauf der eingestellten Zeit (Einstellmöglichkeit von 5 bis 25 Minuten stufenlos) stellt das Ventil V5 im Timer um und am Ausgang 2 des Timers tritt Preßluft aus und gibt einen Impuls auf den Eingang 14 Steuerventiles V6. Dadurch stellt das Steuervenil V6 um, so daß ein Impuls an den Ausgang 4 beigesetzt wird und der Druckluftimpuls von Ausgang 2 weggenommen wird. Dadurch öffnet das Ventil V1 und das Ventil V2 wird über die Federrückstellung ihrer Federn 37 geschlossen. Gleichzeitig geht ein Impuls an den Zähler Z und das Sensorventil V3 wird mit Druckluft versorgt. Durch Öffnen des Ventiles V1 läuft der auf der Zeichnung dargestellte Meßbehälter 21 mit dem Inhalt von z.B. 50 ml voll. Sobald der Meßbehälter 21 die Füllebene der Dichtungskugel an der Entlüftungsöffnung des vorzugsweise vertikal angeordneten Sensorventiles V3 erreicht hat und unter dem Flüssigkeitsdruck die Entlüftungsöffnung schließt und gleichzeitig den Stößel 40 betätigt, wird der Ausgang 2 mit Druckluft beaufschlagt. Diese Druckluft steuert den Eingang 12 des Steuerventils V6 an, so daß wiederum Druckluft am Ausgang 2 des Steuerventils 6 anliegt und die Druckluft von Ausgang 4 weggenommen wird. Damit schließt das Ventil V1 und Ventil V2 öffnet sich. Gleichzeitig geht wieder ein Impuls an den Timer V5 und nach Ablauf der eingestellten Zeit beginnt der Steuerungsablauf wieder von vorn. Der Steuerungsablauf kann jederzeit durch das Start-Stop-Ventil V4 unterbrochen oder beendet werden. Das in der Steuerleitung 26 angeordnete Unterbrecherventil V7 unterbricht impulsartig den Luftstrom vom Timer V5 zum Steuerventil V6 an dessen Eingang 14.
Wird -aus dem Probeentnahmefilter 18 die Filtermembran 19 entnommen und mi1trobiologisch untersucht, so kann anhand des Zählerstandes, die Zahl der Einzelproben mit reproduzierbarer Einzeleüllmenge aus dem Meßbehälter 21 die Gesamtkeinbelastung einer abgefüllten Charge hochgerechnet werden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung berücksichtigt dabei die Tatsache, daß auch bei sich ändernden Druckverhältnissen im Flüssigkeitsleitungssystem bei Verminderung der Durchflußleistung der Filtermembran 19 jede Probeentnahme erst dann abgeschlossen ist, wenn der Meßbehälter 21 mit der repräsentativen, vorgegebenen Füllmenge gefüllt ist.
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Claims

Vorrichtung zur aseptischen Probeentnahme von Flüssigkeiten aus einer Leitung, insbesondere in der Getränke-, Pharna und Sosmetikindustrie Ansprüche: 1. Vorrichtung zur aseptischen Probeentnahme von Flüssigketten, insbesondere in der Getränke-, Phara- und Kosmetikindustrie zur mikrobiologischen Untersuchung der Proben auf Schadstoffe, bei der die Proben einer absperrbaren Probeentnahmeleitung (15') entnen^.bar und einem Filter (18) zuleitbar sind, der einen selektiv permeablen Flachfilterzuschnitt (19) mit einer die Schadstoffe zurückhaltenden Porengröße aufweist und welcher dem Filter (18) entnehmbar ist und als Probenträger für die mikrobiologische Untersuchung dient, Cekennzeichnet durch, - ein an die Filtratseite (18') des in die Probeentnahmeleitung (15') einbezogenen filters (18) angeschlossenes hydro-pneumatisches Regel- und Steuergerät (21,V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,Z) für eine zeit- und volumengesteuerte Flehrfach-Probenentnahme, aufweisend - eine stromabwärts an den Filtratauslaß (20) des Filters (18) anschließendes Einlaßventil (V1) für einen stromabwärts folgenden Meßbehälter (21) zur Aufnahme eines festgelegten Probenvolumens, - ein den Auslaß (22) des Meßbehälters (21) stromabwärts versperrendes bzw. freigebendes Auslaßventil (V2), - ein den Füllstand des entlüftbaren Meßbehälters (21) abtastendes Sensorventil (V3), .- wobei die vom Filtrat nicht.durchströmten beweglichen Ventilteile der vorgenannten Ventile (V1,V2,V3) federbeaufschlagt und/oder druckluftbeaufschlagt sind und die vorgenannten Ventile (V1,V2,V3) durch ein Zeit-Steuer-Ventil (V5) (Timer), einen Zähler (Z), ein Unterbrecherventil (V7) und ein Steuerventil (V6) gesteuert sind, wobei die Luftversorgung (Druckluftquelle (P)) über ein Start-Stop-Ventil (V4) geregelt ist.
2. Vorrichtung zur aseptischen Probeentnahme von Flüssigkeiten in der Getränke-, Pharma- und Kosmetikindustrie zur mikrobiologischen Untersuchung der Proben auf Schadstoffe, bei der die Proben einer absperrbaren Probeentnahmeleitung (15') entnehmbar und einem Filter (18) zuleitbar sind, der einen selektiv permeablen Flachfilterzuschnitt (19) mit einer die Schadstoffe zurückhaltenden Porengröße aufweist und welcher dem Filter (18) entnenbar ist und als Probenträger für die mikrobiologische Untersuchung dient, gekennzeichnet durch, - ein an die Filtratseite (18') des in die Probenentnahmeleitung (15') eingebauten Filters (18) anschließbares hydro-pneumatisches Regel- und Steuergerät (21,V1,V2,V3,V4jV5 V6,V7,Z) für eine zeit- und volumengesteuerte Mehrfach-Probenentnahme, aufweisend - eine stromabwärts an den Filtratauslaß (20) des Filters (18) anschließendes Einlaßventil (V1) für einen stromabwärts folgenden Meßbehälter (21) zur Aufnahme eines festgelegten Probenvolumens, - ein den Auslaß (22) des Meßbehälters (21) stromabwärts versperrendes bzw. freigebendes Auslaßventil (V2), - ein den Füllstand des entlüftbaren Meßbehälters (21) abtastendes Sensorventil (V3), - wobei die von den Kolben (32,33) des Einlaßventils (V1) und Auslaßventils (V2) abgetrennten Zylinderräume (34) dieser Ventile (V1,V2) vom Filtrat durchströmbar sind und die von den Kolben (35,39) abgetrennten anderen Zylinderräume (36,39') dieser Ventile (V1,V2) und des Sensorventils (V3) mit Rückstellfedern una/oder mit Druckluft beaufschlagbar sind, - ein der vorgenannten Einheit (V1,V2,V3, 21) zugeordnetes pneumatisches Start-Stop-Ventil (V4 ), - ein pneumatisches Zeit-Steuerventil (V5) (Timer), - einen pneumatisch gesteuerten mechanischen Zähler (Z), - ein pneumatisches Steuerventil (V6) in Verbindung mit einem Unterbrecherventil (V7), wobei sämtliche Druckluft Ein- und Ausgänge (1,2,3,4,5,12,14) der Ventile (V1,V2,V3, V4,V5,V6,V7) und des Zählers (Z) miteinander verbunden und an eine Druckluftquelle (P) anschließbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß- und Auslaßventil (V1 und V2) des fleßbehälters (21) als Differential-Tandem-Kolbenschieber ausgebildet sind und der von dem Tandem-Kolben (32,33) beidseitig begrenzte Zylinderraum (34) vom Filtrat beauf- schlagt ist und die abgewandten beiden Kolbenflächen (32', 35) federbeaufschlagt bzw. mit Druckluft des Steuerventils (V6) beaufschlagt sind und das Sensorventil V3) als Stößelventil ausgebildet ist, dessen zum Meßbehälter (21) weisender Kolben (Stößel) (40) vom Druck des gefüllten Meßbehälters (21) beaufschlagbar und dessen andere Kolbenfläche (39) mit dem Ausgang (4) des Steuerventil (V6), dem Zähler (Z) und dem Einlaßventil (V1) derart verbunden ist, daß nach Beaufschlagung der Eingang (14) des Steuerventils (V6), der Druckluftausgang (4) des Steuerventils (V6), den Zähler (Z) und das Einlaßventil (V1) betätigt und die Kolbenfläche (39) des Sensorventils (V3) mit Luft versorgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung des Meßbehälters (21) durch eine auf den Stoßes (40) des Sensorventils (V3) einwirkende Dichtungskugel (41) gebildet ist, die.sich vom Flüssigkeitsdruck während der Füllung des Meßbehälters (21) belauf schlagt dichtend vor eine Entlüftungsöffnung (42) im Meßbehälter (21) legt und diese zur Entleerung und Füllung des Meßbehälters (21) freigibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Flüssigkeitsausganges des Einlaßventils (V1) zum Meßbehälter (21) als Drosselstelle (20') ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung (26) ein Unterbrecherventil (V7) zur Unterbrechung des Luftstromes vom Zeit-Steuer-Ventil (V zum Steuerventil (V6) an dessen Eingang (14) angeordnet ist