DE3408517A1 - Sterilisationsvorrichtung - Google Patents

Sterilisationsvorrichtung

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DE3408517A1
DE3408517A1 DE3408517A DE3408517A DE3408517A1 DE 3408517 A1 DE3408517 A1 DE 3408517A1 DE 3408517 A DE3408517 A DE 3408517A DE 3408517 A DE3408517 A DE 3408517A DE 3408517 A1 DE3408517 A1 DE 3408517A1
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sterilization
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Akinobu Higashiosaka Osaka Ono
Kazuya Sekiguchi
Ko Sugisawa
Kiyoaki Tsuzi
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    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
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    • B65B55/02Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/12Sterilising contents prior to, or during, packaging
    • B65B55/14Sterilising contents prior to, or during, packaging by heat

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sterilisationsvorrichtung zum Sterilisieren von flüssigen oder pastösen Lebensmitteln oder Medikamenten, die feste Partikel enthalten, und betrifft insbesondere eine Sterilisierungsvorrichtung zur Aufnahme der Produkte unter einem konstanten Druck ins Innere der Vorrichtung und zur kontinuierlichen Abgabe von Heißwasser während der Sterilisation der Vorrichtung, von Wasser während des Betriebs mit Wasser und von einer Mischung von ' Wasser wit den Produkten während des ümschaltbetriebs, wobei die Sterilität der Produktleitungen aufrechterhalten wird.
Es ist allgemein bekannt, daß ein während der Lagerung von Lebensmitteln·.; und Medikamenten auftretender Fäulnisprozeß im allgemeinen von Mikroorganismen bewirkt wird. Um einen Fäulnisprozeß der Lebensmittel und Medikamente zu verhindern, wurden Verfahren zur Steigerung der Konservierbarkeit von Lebensmitteln und Medikamenten entwickelt, mit denen sie behandelt werden, um sie sicher und in einem bakteriologisch stabilen Zustand zu halten/ Eines der typischen Verfahren ist die Sterilisation durch Erhitzen verpackter Produkte, wie dies bei in Dosen und Retorten verpackten Lebensmitteln usw. geschieht. Bei diesem Verfahren muß das Innere der Behälter zum Abtöten der Bakterien über eine lange Zeitdauer jedoch erhitzt werden. Ein großes Problem dieses Verfahrens besteht insbesondere in Verbindung mit Lebensmitteln und Medikamenten darin, daß das lange Erhitzen den Geschmack, die Wirksamkeit und die Nährwerte beeinträchtigt und die Gewebestrukturen aufbricht.
Vorzugsweise wird das Erhitzen beim Sterilisieren von Lebensmitteln und Medikamenten mit einer hohen Temperatür über eine kurze Zeitdauer durchgeführt. In der
T letzten Zeit hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Produkten bei einer hohen Temperatur innerhalb einer kurzen Zeit vor dem Einfüllen in einen Behälter und weiterem aseptischen Verpacken zum Verpacken der sterilisierten Produkte in einen
Behälter unter aseptischen Bedingungen immer mehr Be- ~"~ achtung gefunden.
Das Sterilisieren von Lebensmitteln und Medikamenten wird gewöhnlich bei einer hohen Temperatur über 1000C durchgeführt, wobei unter atmosphärischem Druck im Sterilisator Kochen der Produkte auftritt. Die Sterilisation durch Erhitzen muß daher im Sterilisator unter einem Druck (im folgenden als Gegendruck bezeichnet) durchgeführt werden, um ein Kochen zu verhindern. Das übliche Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beinhalten diesbezüglich verschiedene Probleme.
Die übliche Vorrichtung ist mit einer Zuführpumpe zum Zuführen der Produkte in den Sterilisator und einer Pumpe zum Fördern der sterilisierten Produkte zum nächsten Verfahren am Einlaß und Auslaß des Sterilisators versehen. Ein Gegendruck wird durch Regeln der Ausgabemenge der Pumpen im Sterilisator erzeugt.
Aufgrund von Schwankungen oder Leckagen aus den Pumpen werden jedoch Schwankungen in der Durchflußmenge des Produkts, das durch den Sterilisator läuft, erzeugt.
Dies bewirkt eine Schwankung des im Sterilisator vorhandenen Gegendrucks. Somit hat die übliche Vorrichtung Nachteile in ihren Pumpenfunktionen. In der üblichen Vorrichtung war es daher schwierig, im Sterilisator einen konstanten Gegendruck aufrechtzuerhalten, und die Produkte unter konstanten Bedingungen zu sterilisieren.
Weiter ist es in der üblichen Vorrichtung schwierig, den Gegendruck genau auf einen gewünschten Wert zu regeln.
Weiter muß die hintere Pumpe, wenn die Sterilisierungsbedingungen zum Sterilisieren des Produkts eingestellt sind, für eine beträchtlich hohe Temperatur und einen hohen Druck ausgelegt sein. D.h., es ist somit schwierig, unter dem Gesichtspunkt der oben genannten Pumpenfunktionen das Produkt unter konstanten Bedingungen zu sterilisieren. Dies ist ein schwerwiegendes Problem bei einer aseptischen Verpackungsvorrichtung. Auch wenn die hintere Pumpe für die hohe Temperatur und den hohen Druck ausgelegt ist und die aseptische Bedingung aufrechterhalten werden kann, muß die Pumpe aus speziellen Materialien bestehen und besonders ausgelegt sein. Weiter ist es schwierig, eine konstante Durchflußmenge in den Zonen niedriger und hoher Temperatur in der Vorrichtung aufrechtzuerhalten.
Wenn das Produkt feste Partikel usw. enthält, werden die meisten festen Partikel mit dem obigen Verfahren aufgebrochen, da das Produkt zweimal die Pumpen durchlaufen muß.
Wenn die hintere Pumpe durch ein Druckentspannungsventil oder eine Homogenisiereinrichtung in dem obigen Verfahren ersetzt wird, ist es möglich, im Inneren der Vorrichtung einen ungefähr konstanten Gegendruck aufrechtzuerhalten. Wenn das Produkt jedoch feste Partikel enthält oder hochviskos ist, findet eine Anhäufung der Partikel statt, wodurch ein Verstopfen des Druckentspannungsventils oder der Homogenisiereinrichtung auftritt, wodurch Schwierigkeiten, wie Zerstörung der Vorrichtung usw.,aufgrund der ungewöhnlichen Drucksteigerung im Inneren der Vorrichtung auftreten. Aus diesem Grund
kann eine Homogenisiereinrichtung oder ein Druckent-''^ spannungsventil bei der Behandlung derartiger Produkte nicht verwendet werden.
' Eine Sterilisierungsvorrichtung, die zum Sterilisieren von Materialien geeignet ist, die feste Partikel enthalten, wird in der Zeitschrift "Die Molkerei-Zeitung Welt der Milch", 35. Jahrgang, 1981/41 beschrieben. Diese Vorrichtung, die die obigen Probleme löst, ist mit einer Zuführpumpe vor dem Sterilisator und einem Gegendrucktank hinter dem Sterilisator versehen. In der Sterilisierungsvorrichtung kann der Gegendrucktank den Luftdruck regeln, wobei ein Gegendruck dem Sterilisator durch die Verwendung des Luftdrucks im Gegendrucktank zugeführt wird. Es ist daher, auch wenn das Produkt feste Partikel enthält, möglich, das Produkt unter konstant hohen Temperaturbedingungen und unter einem konstanten Gegendruck im Sterilisator zu behandeln. Ebenfalls tritt kein Zusammenhaften der festen Partikel in der Vorrichtung auf.
Die in der Zeitschrift beschriebene Sterilisierungsvorrichtung eignet sich in ausgezeichneter Weise zum Sterilisieren von Produkten, die feste Partikel enthalten, wie oben beschrieben. Die Zeitschrift bezieht sich jedoch nur auf die Grundkonstruktion der Vorrichtung, die eine Zuführpumpe, einen Sterilisator und einen Gegendrucktank enthält und erläutert das Prinzip der Zuführung eines Gegendrucks zum Sterilisator mittels des Luftdrucks.
Beim tatsächlichen Betrieb der Sterilisierungsvorrichtung ist jedoch eine Sterilisierung der Vorrichtung vor dem Betrieb mit Produkt erforderlich, um eine Sterilität der gesanrten Vorrichtung vor Beginn des Betriebs, dem Betrieb mit Wasser und dem Umschaltbetrieb von Wasser auf die Produkte sicherzustellen.
Die Sterilisierungsvorrichtung muß daher mit Einheiten ausgerüstet sein, die jedem dieser Schritte entsprechen.
Eine übliche Vorrichtung zum Sterilisieren von Milch usw. umfaßt z.B. einen Sterilisator, Pumpen vor und hinter dem Sterilisator, eine Einrichtung zur Rückgewinnung der Milch hinter der hinteren Pumpe und eine Einrichtung zum Ausgeben anderer Materialien als Milch. In der obigen Vorrichtung wird im Sterilisator ein . Gegendruck mittels der Pumpen aufgebaut, und alle Materialien, einschließlich des heißen Wassers zum Sterilisieren der Vorrichtung, des Wassers, einer Mischung aus Wasser und Milch usw. und die sterilisierte Milch usw. müssen durch die Pumpe hinter dem Sterilisator laufen, woraufhin sie dann ausgegeben oder rückgewonnen werden.
In der Vorrichtung zum Sterilisieren von Milch usw. ist es möglich, die gesamten Verfahrensschritte vom Sterilisieren der Vorrichtung bis zum Betrieb mit dem Produkt durchzuführen, indem man das Produkt durch die Pumpe hinter dem Sterilisator führt, ohne daß unabhängige Rohrleitungen installiert sind. Dies ist aufgrund der Tatsache möglich, daß die physikalischen Eigenschaften des heißen Wassers zur Sterilisation der Vorrichtung denen der Milch ähnlich sind,und die Milch keine festen Partikel enthält.
Wenn jedoch Produkte mit festen Partikeln behandelt werden, ist es unmöglich,alle Verfahrensabschnitte vom Sterilisieren der Vorrichtung bis zur Rückgewinnung der Produkte in einer derartigen Vorrichtung durchzuführen, in der eine hintere Pumpe in der obigen Vorrichtung durch einen Gegendrucktank ersetzt wird, d.h. einer Vorrichtung nach dem oben beschriebenen Stand der Technik.
Wenn Materialien mit festen Partikeln in der üblichen
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-ιοί Vorrichtung behandelt werden sollen, wird das gesamte Heißwasser für die Sterilisation der Vorrichtung, das Wasser während des Betriebs mit Wasser, die Mischung von Wasser und dem Produkt während des ümschaltvorgangs, und das Produkt in den Gegendrucktank geführt. Es ist daher schwierig, die Produkte einzeln in einem kontinuierlichen Betrieb von der Sterilisation der Vorrichtung bis zum Betrieb mit den Produkten unter einem Gegendruck zu gewinnen.
Um daher zufriedenstellend Produkte mit festen Partikeln zu sterilisieren, sollte die Sterilxsierungsvorrichtung einen Aufbau haben, der ein kontinuierliches Ausgeben der behandelten Materialien, die nicht das Produkt sind, und ein Gewinnen des Produkts alleine unter einem konstanten Gegendruck im Inneren der Vorrichtung ermöglichen, wobei die Sterilität in den Produktleitungen aufrechterhalten wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ,eine Sterilisationsvorrichtung mit den vorstehenden Funktionen bereitzustellen, mit der eine kontinuierliche Behandlung von Feststoffe enthaltenden Produkten möglich ist.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Es wurde herausgefunden,~daß mit der Erfindung immer ein konstanter Gegendruck im Inneren der Vorrichtung aufrechterhalten werden kann, und daß die behandelten Materialien, die nicht dem Produkt entsprechen, kontinuierlich aus der Vorrichtung ausgegeben werden können, und daß das Produkt allein im Gegendrucktank angesammelt werden kann, wobei sterile Bedingungen in den Produktleitungen aufrechterhalten werden können, indem man eine
Sterilisationsvorrichtung verwendet, die einen Sterilisator, eine Fördereinrichtung zum Einbringen des Produkts in den Sterilisator, einen Gegendrucktank zur Regelung des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator vorgesehen ist, und eine Gegendruckeinrichtung zur Erzeugung eines Gegendrucks im Sterilisator umfaßt, wobei die Gegendruckeinrichtung für den Durchlauf von festen Partikeln geeignet ist, der Gegendrucktank mit dem Ste- ' rilisator mittels einer Zuführleitung verbunden ist, und die Gegendruckeinrichtung in einer Hilfsgegendruckleitung vorgesehen ist, die von der Zuführleitung abzweigt. Diese Vorrichtung weist folgende Vorteile auf: 1.: es warden heißes Wasser während der Sterilisation der Vorrichtung, Wasser während des Betriebs mit Wasser,und eine Mischung von Wasser und dem Produkt während des Umschaltbetriebs kontinuierlich aus dem Sterilisator durch die Hilfsgegendruckleitung ausgegeben, und gleichzeitig wird im Inneren der Vorrichtung mittels der Gegendruckeinrichtung ein Gegendruck aufgebaut; 2.: wenn die Materialien vollständig auf das Produkt umgeschaltet sind, wird das Produkt kontinuierlich aus dem Sterilisator zum Gegendrucktank zur Gewinnung durch die Zuführleitung ausgegeben, und gleichzeitig wird im Inneren der Vorrichtung ein Gegendruck durch Verwendung des Luftdrucks im Gegendrucktank aufrechterhalten; und 3.rauch wenn das Produkt feste Substanzen enthält, wird wie in den Fällen 1. und 2. im Inneren der Vorrichtung immer ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten.
Die nicht dem Produkt entsprechenden Materialien werden kontinuierlich aus der Vorrichtung ausgegeben. Andererseits wird nur das Produkt im Gegendrucktank gewonnen, wobei die Sterilität der Produktleitungen aufrechterhalten wird.
Man hat herausgefunden, daß der Umschaltbetrieb zum Produkt
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"L sicher ohne Beeinträchtigung der Sterilität des Gegendrucktanks mit der Sterilisationsvorrichtung gemäß der obigen Konstruktion durchgeführt werden kann, wobei der Druck im Inneren des Gegendrucktanks auf ein Niveau geregelt wird, das höher als das von der Gegendruckeinrichtung während des Umschaltbetriebs geschaffene Niveau ist, so daß ein Gegenfluß der Materialien von der Hilfsgegendruckleitung zum Gegendrucktank verhindert wird.
Mit der Erfindung wird eine Sterilisationsvorrichtung zum kontinuierlichen Sterilisieren von zu behandelnden, feste Partikel enthaltenden Materialien geschaffen, wobei ein Druck der Sterilisationsvorrichtung unveränderbar gehalten wird, die
1. einen Sterilisator zum Durchlauf der festen Partikel,
2. eine Zuführeinrichtung zum.Zuführen der Materialien zum Sterilisator,
3. einen Gegendrucktank zum Regeln des Luftdrucks für einen Gegendruck im Sterilisator,
4. eine Gegendruckeinrichtung zum Durchlauf fester Partikel und zur Schaffung eines Gegendrucks im Sterilisator,
5. eine Zuführleitung zum Verbinden des Sterilisators mit dem Gegendrucktank, und
6. eine von der Zuführleitung abzweigende Hilfsgegendruckleitung umfaßt.
Mit der Erfindung wird ebenfalls eine Sterilisationsvorrichtung geschaffen, die mindestens einen Sterilisa- tor, eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Materialien
sterilen oder
zum Sterilisator, einen/aseptischen Tank zur Regelung des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator angeordnet ist, einen Hilfsgegendrucktank, ein Druckentspannungsventil zum Entlüften und eine Förderpumpe zum Fördern der Materialien vom Hilfsgegendrucktank umfaßt, wobei der aseptische Tank mit dem Sterilisator mittels einer
Zuführleitung vej^bunden_ ist, der Hilfsgegendrucktank und die Ausgabepumpe in einer von der Zuführleitung abzweigenden Hilfsgegendruckleitung, das Druckentspannungsventil in einer von der Zuführleitung oder der Hilfsgegendruckleiturig abzweigenden Ausgabeleitung vorgesehen ist,und ein.Gegendruck im Sterilisator mittels der Zuführeinrichtung und entweder dem aseptischen Tank, der Hilfsgegendruckeinrichtung oder dem Druckentspannungsventil zugeführt wird.
Weiter wird mit der Erfindung eine Sterilisationsvorrichtung geschaffen, die mindestens einen Sterilisator, eine Zuführeinrichtung zum Zuführen der Materialien in den Sterilisator, einen aseptischen Tank zum Regeln des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator angeordnet ist und eine Gegendruckpumpe und ein Druckentspannungsventil zur Ausgabe umfaßt, wobei der aseptische Tank mit dem Sterilisator mittels einer Zuführleitung verbunden ist, die Gegendruckpumpe in einer von der Zuführleitung abzweigenden Hilfsgegendruckleitung, das Entspannungsventil in einer von der Zuführleitung oder der Hilfsgegendruckleitung abzweigenden Ausgabeleitung vorgesehen ist, und ein Gegendruck im Sterilisator mittels der Zuführeinrichtung und entweder dem aseptischen Tank, der Gegendruckpumpe'oder dem Druckentspannungsventil aufrechterhalten wird.
Weiter schafft die Erfindung eine Sterilisierungsvorrichtung, die mindestens einen Sterilisator, eine Zufülleinrichtung zum Zuführen von Materialien zum Sterilisator, einen aseptischen Tank zum Regeln des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator vorgesehen ist und eine Gegendruckpumpe und einen Kühler für den Durchlauf fester Partikel umfaßt, wobei der aseptische Tank mit dem Sterilisator mittels einer Zuführleitung
coPi
/ verbunden ist, die Gegendruckpumpe und der Kühlerin
einer von der Zuführleitung abzweigenden Hilfsgegendruckleitung vorgesehen sind, und ein Gegendruck im
Sterilisator durch eine Kombination der Zuführeinrichtung und entweder dem aseptischen Tank oder der Gegendruckpumpe aufrechterhalten wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Fließdiagramm einer Sterilisierungs-
vorrichtung, bei der ein Gegendruck mittels einer Zuführeinrichtung und einer Gegendruckeinrichtung geschaffen
wird;
Fig. 2 ein Fließdiagramm einer Sterilisierungs-
vorrichtung, bei der ein Gegendruck mittels eines Zuführtanks und eines
aseptischen Tanks oder des Zuführtanks und eines Hilfsgegendrucktanks oder des Zuführtanks und eines Druckentspannungsventils geschaffen wird;
Fig. 3 ein Fließdiagramm einer Sterilisierungs-
vorrichtung, bei der ein Gegendruck mittels einer Zuführpumpe und eines aseptischen Tanks, oder der Zuführpumpe und einer Gegendruckpumpe, oder
der Zuführpumpe und eines Druckentspannungsventils zugeführt wird;
Fig. 4 ein Fließdiagramm einer Sterilisjerungsvorrichtung, bei der ein Gegendruck
mittels eines Zuführtanks und eines
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_asep_tischen Tanks, oder des Zuführ
tanks und einer Gegendruckpumpe zuge-. führt wird;
Fig. 5 ein Fließdiagramm zur Darstellung der
.._in einem Beispiel verwendeten Sterilisierungsvorrichtung.
Fig. 1 zeigt ein Fließdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Sterilisierungsvorrichtung.
In der Vorrichtung ist ein Wassertank 21, ein Produkttank 33, eineZuführeinrichtung 30 zum Zuführen der Materialien in einen Sterilisator 3, der Sterilisator 3, ein Kühler 4 und ein Gegendrucktank 5 zum Regeln des Luftdrucks in der genannten Reihenfolge in einer Zuführleitung 18 vorgesehen. Ebenfalls ist eine Gegendruckeinrichtung 31 zur Zuführung eines Gegendrucks zum Sterilisator 3 und für einen Durchlauf fester Partikel in einer von der Zuführleitung 18 an einem Teil hinter dem Sterilisator 3 abzweigenden Hilfsgegendruckleitung 20 vorgesehen. Die Zuführeinrichtung 30 drückt die Materialien zum Sterilisator 3r wobei feste Partikel durch sie hindurchgehen können. Die Zuführeinrichtung 30 umfaßt beispielsweise eine Zuführpumpe 32 (Fig. 3), einen Zuführtank 1 (Fig. 2 und Fig. 4) zur Regelung des Luftdrucks usw. Wenn der Zuführtank 1 verwendet wird, können der Produkttank 33 und die Zuführpumpe 32 weggelassen werden. Die Zuführpumpe sollte einen Ausgabedruck größer als der Gegendruck liefern, und umfaßt beispielsweise eine Einschraubenpumpe, eine Rohrpumpe, eine Rotationspumpe usw. mit relativ hohen Fördermengeneigenschaften. Der Zuführtank 1 dient zur Regelung der Durchflußmenge der in den Sterilisator bei einer vorbestimmten Durchflußmenge zugeführten Materialien unter Verwendung von Luftdruck.
COFY
Die Regelung der Durchflußmenge wird beispielsweise ·-"" wie folgt durchgeführt: die Durchflußmenge des in den Sterilisator 3 eingeführten Materials wird mittels eines Durchflußmengenmessers 36 (Fig. 2), der hinter dem Zuführtank 1 angeordnet ist/erfaßt und die Meßdaten werden zu einem Durchflußmengenregler 37 (Fig. 2) geleitet, der ein Druckentspannungsventil 23 (Fig. 2) bedient. Der Durchflußmengenmesser 36 sollte ein Durchflußmengenmesser sein, durch den feste Partikel hindurchlaufen können. Der Luftdruck im Zuführtank ί kann ebenfalls mittels eines Luftreglers usw. geregelt werden.
^ Der Sterilisator 3 besteht beispielsweise aus einem Platten-Wärmetauscher, einem Rohrwärmetauscher, einem Dünnschichtwärmetauscher (a scraped surface type heat exchanger) oder irgendeinem anderen Wärmetauscher, einem Dampfinjektor usw.,durch den feste Partikel hindurchlaufen können, und mit dem eine Wärmebehandlung bei hoher Temperatur in kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Je nach Bedarf können diese Wärmetauscher und Erhitzer in Serie verwendet werden. Wenn Materialien hoher Viskosität behandelt werden, ist ein Dünnschichtwärmetauscher besonders nützlich.
Der Kühler 4 kühlt die sterilisierten Materialien auf eine vorbestimmte Temperatur und muß ebenfalls für den Durchlauf fester Partikel geeignet sein. Beispielsweise kann ein Plattenwärmetauscher, ein Rohrwärmetauscher, ein Dünnschichtwärmetauscher oder irgendein anderer Wärmetauscher als Kühler 4 verwendet werden.
Der Gegendrucktank 5 liefert einen Gegendruck zum Sterilisator 3 und sammelt gleichzeitig das sterilisierte Produkt. Wie im Zuführtank 1 ist der Gegendrucktank beispielsweise mit einem Druckfühler 17 und einem Druck-
.1 regler 16 versehen, der zur Regelung des Drucks im Tank auf ein konstantes—Niveau unter Verwendung von Luft dient (es ist ebenfalls möglich, einen Luftregler für die Regelung des Drucks im Inneren des Tanks zu verwenden). Weiter könnender Gegendrucktank 5 und der Zuführtank 1 ebenfalls mit einem Rührer versehen sein, wenn dies erforderlich ist.
Die Gegendruckeinrichtung 31 liefert einen Gegendruck zum Sterilisator und ist für den Durchgang von festen Partikeln geeignet. Beispielsweise kann eine Pumpe (die einen konstanten Gegendruck erzeugt, beispielsweise, bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 1500C) , ein Tank, eine Druckeinrichtung usw. zur Regelung des Luftdrucks als Gegendruckeinrichtung 31 verwendet werden. Wenn eine gewöhnliche Pumpe, die nicht für einen Gegendruck bei hoher Temperatur und einem hohen Druck geeignet ist, verwendet wird, sollte vorzugsweise ein Kühler oder eine spezielle Rohrleitung in der Sterilisierungsvorrichtung vorgesehen sein, so daß die Pumpe nicht der hohen Temperatur und dem hohen Druck ausgesetzt ist. Ein Beispiel wird im einzelnen weiter unten beschrieben.
Im folgenden wird der Betrieb der Sterilisie-
rungsvorrichtung beschrieben .
Im allgemeinen wird die Sterilisierungsvorrichtung entsprechend den folgenden Verfahrensschritten betrieben. Erstens wird die Vorrichtung mit heißem Wasser bei einem Druck von 3,0 bis 4,5 kg/cm2 .(300-450 kPa), beispielsweise bei einer Temperatur von13O0C bis 15O0C etwa 30 Minuten lang sterilisiert, damit die Sterilität der gesamten Vorrichtung vor Beginn des Betriebs hergestellt ist (Sterilisierung der Vorrichtung) . Zweitens wird der Kühler im oben beschriebenen sterilisierten Zustand in Betrieb genommen (Betrieb mit Wasser).Drittens wird der Umschalt-
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■ Vorgang von Wasser auf das Produkt eingeleitet. Viertens wird der Umschaltvorgang von Wasser auf das Produkt beendet (Betrieb mit Produkt).
In der Sterilisierungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wird ein Umschaltventil 21 im ersten Verfahrensschritt beim Sterilisieren der Vorrichtung geöffnet. Wasser wird vom Wassertank 21 der Vorrichtung in den Sterilisator 3 mittels der Zuführeinrichtung 30 geleitet und gewöhnlich auf 13O0C bis 15 00C erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Umschaltventil 55 geöffnet und die Umschaltventile 13 und 22 werden geschlossen. Der Kühler 4 ist nicht in Betrieb. Daher wird das heiße ,.·■ Wasser aus der Vorrichtung durch die Zuführleitung 18, die Hilfsgegendruckleitung 2 0 und die Gegendruckeinrichtung 31 ausgeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein konstanter Gegendruck mittels der Gegendruckeinrichtung 31 in den Heißwasserleitungen der Vorrichtung erzeugt. Auf diese Weise wird das Wasser in dem Sterilisator vollständig sterilisiert und gleichzeitig werden die Zuführleitung 18 und die Hilfsgegendruckleitung 20, durch die später das Produkt fließt, mit heißem Wasser sterilisiert.
Bei diesem Zeitpunkt überschreitet die Temperatur des durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 ausgegebenen Wassers manchmal 1000C. Wenn das Wasser aus der Vorrichtung ohne Kühlung ausgegeben wird, tritt ein heftiges Kochen gleichzeitig mit der Ausgabe auf. Es ist daher wünschenswert, einen Kühler 28 (siehe Fig. 2 und 3) an einer geeigneten Stelle in der Hilfsgegendruckleitung 20 vorzusehen. Ein Plattenwärmetauscher, ein Rohrwärmetauscher, ein Dünnschichtwärmetauscher oder irgendein anderer Wärmetauscher kann als Kühler 28 verwendet werden.
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'i Der Gegendrucktank 5 kann unabhängig mit gesättigtem Dampf usw. sterilisiert werden. Die Vorrichtung sollte so zusammengebaut werden, daß die vorbestimmten Sterilisationsbedingungen erreicht werden, und daß eine An-Sammlung von Drainage oder Verunreinigungen mit Luft bei der Sterilisation der Vorrichtung verhindert wird.
Der Betrieb mit Wasser wird in ähnlicher Weise wie die Sterilisation der Vorrichtung durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Kühler 4 betrieben wird. Beispielsweise wird eine Kühlung zur Absenkung der Wassertemperatur auf etwa 5 00C durchgeführt. Hierbei wird das Wasser kontinuierlich aus der Vorrichtung ausgegeben. Ebenfalls wird ein konstanter Gegendruck dem Sterilisator 3 mittels der Gegendruckeinrichtung 31 zugeführt, so daß das Wasser sterilisiert wird und die Sterilität der Zuführleitung 18 aufrechterhalten wird.
Nach dem Betrieb mit Wasser wird das Umschaltventil 21 geschlossen und das Umschaltventil 22 geöffnet, damit Produkt in den Produkttank 33 der Vorrichtung geleitet wird. Eine Mischung aus Wasser und dem Produkt wird durch die Hilf sgegendruckleitung 20 in ähnlicher Weise wie beim Betrieb mit Wasser ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird ein konstanter Gegendruck im Sterilisator 3 mittels der Gegendruckeinrichtung 31 aufrechterhalten. Beim Umschalten von Wasser auf Produkt ist der Innendruck der Vorrichtung nicht konstant. Da jedoch der Innendruck eines Hilfsgegendrucktanks mittels des Luftdrucks auf einen vorbestimmten Druck geregelt wird, sinkt der Innendruck der Vorrichtung nicht unter den vorbestimmten Druck ab.
Wenn die Vorrichtung ausreichend sterilisiert ist und nur noch Produkt durch die Vorrichtung fließt, wird das Umschaltventil 55 geschlossen ,und das Umschaltventil
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-geöffnet, damit das erhitzte und gekühlte Produkt ""^ im Gegendrucktank 5 gesammelt wird. Das Produkt wird fortlaufend mit einer konstanten Durchflußmenge mittels der Zuführeinrichtung 30 in den Sterilisator 3 geführt. Gleichzeitig wird das Produkt mittels des Luftdrucks im Gegendrucktank 5 zur Zuführeinrichtung 30 zurückgedrückt. Auf diese Weise wird im Sterilisator 3 immer ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten, so daß die Produkte bei einer konstant hohen Temperatur sterilisiert werden.
Der im Inneren der Vorrichtung vorhandene Gegendruck sollte etwa 0,5 kg/cm2 (50 kPa) oder höher als der Sättigungsdampfdruck bei der höchsten eingestellten Sterilisations-
211 ·Ρ
temperatur sein. Wenn der GegendrucK einen geringeren Wert als den Sättigungsdampfdruck eingestellt wird, kocht das Material im Sterilisator 3. Hierdurch wird rings um den Bereich des Kochens eine Druckabsenkung bewirkt, wodurch eine Kettenreaktion rings um den Bereich des Kochens ausgelöst wird. Dies bewirkt eine Temperaturabsenkung.
Wenn man vollständig sterile Produkte wünscht, sollte die in den Gegendrucktank 5 eingeleitete Luft ebenfalls steril sein, beispielsweise sollte sie durch einen Luftfilter (nicht dargestellt) usw. geführt werden.
Beim Umschaltbetrieb ist das gleichzeitige Umschalten der Umschaltventile 13 und 55 zum Gegendrucktank 5 _ schwierig. Eine Gegenströmung von der Hilfsgegendruckleitung 20 zum Gegendrucktank 5 und eine Beeinträchtigung der Sterilität wird jedoch verhindert, wenn der Innendruck im Gegendrucktank 5 so eingeregelt wird, daß er etwas höher als der von der Gegendruckeinrichtung 31 gelieferte Druck ist. Die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des Gegendrucktanks 5 und dem Druck der
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Gegendruckeinrichtung 31 soll vorzugsweise 0 bis 0,2 kg/cm2 {0-20kPa)betragen. Entsprechend ist es nicht erforderlich die Hilfsgegendruckleitung 2 0 einschließlich der Gegendruckeinrichtung 31 zu sterilisieren. In dieser Hinsieht ist das Verfahren einfach.
Wenn die Zuführeinrichtung 3 0 ein Tank ist, der zur Regelung des Luftdrucks in der Lage ist, wird das Produkt mittels des Luftdrucks in den Sterilisator 3 geschickt. .Auch wenn das Produkt feste Partikel enthält, werden die festen Partikel nicht aufgebrochen.
Da der Gegendruck durch Verwendung von Luft geregelt wird, ist der Gegendruck äußerst konstant , unabhängig von Änderungen der Durchflußmenge der Materialien und kann genau und schnell eingestellt werden. Da weiter keine kleinen Löcher oder schmale Spalte in der Vorrichtung vorhanden sind, tritt kein Zusammenhaften, auch bei der Behandlung von hochviskosem Produkt oder einem Produkt, das feste Partikel enthält, auf.
Das sterilisierte Produkt wird allmählich im Gegendrucktank 5 gelagert. Wenn der Gegendrucktank 5 mit sterilisiertem Produkt gefüllt ist, wird das Umschaltventil 13 geschlossen,und ein Umschaltventil 12 geöffnet, um das sterilisierte Produkt dem nächsten Prozeß, wie z.B. dem Füllen und Verpacken, zuzuführen. Der Gegendrucktank 5 sollte aus einem druckbeständigen Material (z.B. einem druckbeständigen Material, das
(TOO kPa) einen Hochdruck von etwa 1 kg/cm2/oder größer als dem Gegendruck standhält) hergestellt sein, wobei jedoch seineForm nicht kritisch ist.
Im folgenden soll eine weitere Ausführungsform der Sterilisationsvorrichtung beschrieben werden.
COPV
Die Sterilisationsvorrichtung in Fig. 2 umfaßt einen Zuführtank 1, einen Sterilisator 3 und einen
• ί (I
Kühler 4, die untereinander mittels der Zuführleitung 18 in der gleichen Weise wie in Fig· Ί verbunden Ein Wassertank 2 ist dem Zuführtank 1 ähnlighiiEs ist möglich, eine Kombination des Wassertanks 2!·-,' des. Produkttanks 33 und der Zuführpumpg 32 als Zufuhr*- [1[U einrichtung statt der Kombination des ,Wassertanks 2 und des Zuführtanks 1 zu verwenden. Ein asep||sqhg^
Tank 6 und ein Hilfsgegendrucktank 7 entspreche^ ''^i. dem Gegendrucktank 5 in Fig. 1. Der aseptische Tank 6 und der Hilfsgegendrucktank 7 haben jeweils einen Druckfühler 17 und einen Druckregler 16 und kprjnen' ihren Innendruck regeln. Der aseptische Tank^'gi^ifi der Beschreibung und in den Ansprüchen ein Gegendruck tank, in dem der Innendruck des Tanks mit steriler ; Luft geregelt wird. ■ ι»'' i-^·
Eine Ausgabepumpe 8 sollte vorzugsweise-· Rohrpumpe, Rotationspumpe usw. ausgebildet/gfe'ln',-'.dleV die Luftleckage aus der Vorrichtung so ger;jnjg jjriq\v\ möglich hält. In der Sterilisationsvorrichtuna/ll^ es ebenfalls möglich, ein Ventil, z.B. ein' Membran·* ventil, ein Kugelventil usw. statt der " ■■'"■■■"-■'-8 zu verwenden.
In der Sterilisationsvorrichtung zweigt, dj druckleitung 2 0 von der Zuführleitung 18" ab/'," £ vom Zuführtank 1 zum aseptischen Tank 6 erstreckt, und
■■- ■ ., ■■■, .>. iM··! zwar an einem Teil hinter dem Sterilisator" 3,. 'E^nQ .<;;■· Ausgabeleitung 19 zweigt von der Zuführleitung,. 18;«am
oder '.H ' Απ
gleichen Teil /von der Hilfsgegendruckleitung 20 'an"& ■
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einem Abschnitt vor dem Hilfsgegendrucktan^jp. ~u ^ Die Sterilisationsvorrichtung arbeitet wiq fp3.gt}
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- 23 Im ersten Verfahrensschritt der Sterilisierung der Vorrichtung wird das Umschaltventil 21 geöffnet, und Wasser vom Wassertank 2 mittels Luftdruck in den Sterilisator 3 geleitet und üblicherweise auf 1300C bis 1500C erwärmt. Bei diesem-Schritt ist das Umschaltventil 15 geöffnet und die Umschaltventile 13, 14 und 22 geschlossen. Der Kühler 4 ist nicht in Betrieb. Daher wird das erhitzte Wasser durch die Zuführleitung 18, die Hilfsgegendruckleitung 20, eine Auslaßleitung 19 und ein Druckentspannungsventil 9 in der erwähnten Reihenfolge ausgegeben. In diesem Schritt wird ein konstanter Gegendruck in der Vorrichtung mittels des Druckentspannungsventils 9 aufrechterhalten. Auf diese Weise wird ausreichendes Wasser im Sterilisator 3, in der Zuführleitung 18 und der Hilfsgegendruckleitung 2 0 sterilisiert, bevor das' Umschaltventil 14 mit heißem Wasser sterilisiert wird.
Vorzugsweise wird an einer geeigneten Stelle in der Auslaßleitung 19 oder der Hilfsgegendruckleitung 20 ähnlich wie in Fig. 1 ein Kühler 28 vorgesehen. Der Aseptiktank 1 wird unabhängig mittels gesättigtem Dampf usw. sterilisiert.
Der Betrieb mit Wasser wird in ähnlicher Weise wie die oben beschriebene Sterilisation der Vorrichtung durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Kühler 4 im Anfangsstadium betrieben wird. Wenn die Wassertemperatur nach dem Kühlen auf beispielsweise 500C abgesenkt ist, wird das Umschaltventil. 14 geöffnet und das Umschaltventil 15 geschlossen. Auf diese Weise wird Wasser aus dem Wassertank 2 in den HiIfsgegendrucktank 7 durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 nach dem Erhitzen und Kühlen geleitet. Das Wasser im Hilfsgegendrucktank 7 wird mittels der Ausgabepumpe 8 ausgegeben. In diesem Stadium wird ein konstanter Gegendruck im Sterilisator
'- 24 -
mittels des Lüftdrucks im Hilfsgegendrucktank 7 auf-''" rechterhalten. Das Wasser wird somit ausreichend sterilisiert und die"~Sterilität der Zuführleitung 18 beibehalten.
5
Beim Schalten der Umschaltventile 14 und 15 ist es erwünscht, die Ventile'zum Hilfsgegendrucktank 7 nach Einstellen des Drucks mittels des Druckentspann ungsventils 9 und des Innendrucks des Hilfsgegendrucktanks 7 auf etwa das gleiche Niveau umzuschalten. Der Grund hierfür liegt in einer minimalen Änderung der Durchflußmenge des Materials und der Änderung des Gegendrucks beim Umschalten. Wie weiter unten beschrieben, sollte das Umschalten von Wasser auf Produkt vorzugsweise dann durchgeführt werden, wenn man festgestellt hat, daß die Durchflußmenge der Materialien und der Gegendruck sich stabilisiert haben.
Nach Beendigung des Betriebs mit Wasser wird das Umschaltventil 21 geschlossen und das Umschaltventil 22 geöffnet, so daß Produkt vom Zuführtank 1 in die Vorrichtung geführt wird. Eine Mischung von Wasser und Produkt wird durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 ähnlich wie beim Betrieb mit Wasser ausgegeben.
Somit kann, auch wenn das Produkt feste Partikel enthält oder höchst viskos ist, die Mischung von Wasser und Produkt kontinuierlich aus der Vorrichtung dank der Installation des Hilfsgegendrucktanks 7 ausgegeben werden. Zusätzlich besteht kein Risiko der Ansammlung von Partikeln und der Verstopfung. Das in den Hilfsgegendrucktank 7 geleitete Wasser oder die Mischung von Wasser und Produkt wird aus dem Hilfsgegendrucktank 7 mittels der Abzugspumpe 8 kontinuierlich abgezogen.
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Die Ausgabe der behandelten Materialien sollte vorzugsweise beginnen/"nächdelFdie Mischung in den Hilfsgegendrucktank 7 eingetreten ist, so daß der Innendruck des HiIfsgegendrucktanks nicht abnimmt. Ebenfalls sollte der Betrag des von dem Hilfsgegendrucktank 7 ausgegebenen behandelten Materials ein wenig größer als der Betrag des in den 'Hilfsgegendrucktank eingeführten Materials sein, so daß ein überfließen des Materials aus dem Tank verhindert wird, auch wenn eine gesteigerte Durchflußmenge infolge von Schwankungen auftritt. Die ausgegebene Menge sollte so geregelt werden, daß der Innendruck des HiIfsgegendrucktanks 7 nicht abnimmt. Entsprechend den obigen Verfahrensschritten kann eine Mischung von Wasser und Produkt kontinuierlich ausgegeben werden. Gleichzeitig wird ein konstanter Gegendruck am Sterilisator 3 aufrechterhalten.
Wenn ein Ventil statt einer Ausgabepumpe 8 verwendet wird, wird das öffnen und Schließen des Ventils unter 0 vorbestimmten Bedingungen durchgeführt, so daß die behandelten Materialien mittels des Luftdrucks im Hilfsgegendrucktank 7 ausgegeben werden.
Da die behandelten Materialien vom Hilfsgegendrucktank 7 mittels der Ausgabepumpe 8 oder dem Ventil kontinuierlich ausgegeben werden, ist die Kapazität des Hilfsgegendrucktanks 7 so klein wie möglich. Somit kann der Hilfsgegendrucktankabschnitt in der Vorrichtung von geringer Baugröße sein.
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Ebenfalls ist .es nicht erforderlich, eine Spezialpumpe als Ausgabepumpe zu verwenden, die bei einem hohen Druck und bei einer hohen Temperatur arbeitet, da das bis zu einer hohen Temperatur im Sterilisator 3 erhitzte Wasser ri±;ht durch die Auslaßpumpe 8 in der Sterilisationsvorrichtung geführtwird. Wenn die
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Äuslaßleitung 19 nicht eingebaut werden kann, wird '' eineSpezialpumpe als Aus laß pumpe 8 verwendet, so daß
heißes Wasser während der Sterilisation der Vorrichtung durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 ausgegeben wird. 5
Ebenfalls kann ein Kühler, wie z.B. ein Dünnschichtwärmetauscher usw., durch den Materialien mit festen Partikeln oder hochviskose Materialien hindurchfließen können,zwischen dem Umschaltventil 14 in der Hilfsgegendruckleitung 20 und dem Hilfsgegendrucktank 7 in der Sterilisationsvorrichtung vorgesehen sein. In diesem System wird das während der Sterilisation der Vorrichtung verwendete erhitzte Wasser im Kühler gekühlt/und somit wird die Ausgabepumpe 8 nicht den hohen Temperatur- und Druckbedingungen unterworfen. Aus diesem Grund können die behandelten Materialien, sogar wenn die Auslaßpumpe 9 nicht vorgesehen ist, während der Sterilisation der Vorrichtung, dem Betrieb mit Wasser und dem Umschaltbetrieb nur durch die Hilfsgegendruckleitung 20 ausgegeben werden.
Wenn die Vorrichtung ausreichend sterilisiert ist und das Produkt alleine durch die Vorrichtung fließt, wird das Umschaltventil 14 geschlossen und das Umschaltventil 13 geöffnet, so daß sterilisiertes Produkt in dem sterilen Tank 6 angesammelt wird. Beim Umschaltbetrieb der Umschaltventile 13 und 14 wird der Innendruck des aseptischen Tanks 6 so geregelt, daß er ein wenig höher (z.B. 0,2 kg/cm2 =20 kPa) als der Innendruck des Hilfsgegendrucktanks 7 ist, so daß eine Gegenströmung des Materials vom Hilfsgegendrucktank 7 zum aseptischen Tank 6 verhindert wird. Somit wird die Sterilität der Vorrichtung beibehalten. Es ist daher nicht notwendig, die Hilfsgegendruckleitung 20 am Abschnitt hinter dem Umschaltventil 14 wesentlich zu sterilisieren. Hierdurch wird das Verfahren vereinfacht. Ebenfalls wird im
Sterilisator ein konstanter Gegendruck mittels des im aseptischen Tank-6- geregelten Luftdrucks aufrechterhalten ,und die Materialien werden ausreichend bei einer hohen Temperatur sterilisiert.
In der Vorrichtung, in der der Zuführtank 1 zum Zuführen der Produkte mittels Luftdruck vorgesehen ist, werden die in den Produkten enthaltenen festen Partikel nicht aufgebrochen und werden ausreichend geschützt, und' gleichzeitig kann die Regelung des Gegendrucks genau durchgeführt werden.
Schließlich wird das Umschaltventil 13 geschlossen und das Umschaltventil 12 geöffnet, so daß im aseptischen Tank 6 gesammelte behandelte Produkte dem nächsten Verfahrensschritt, wie z.B. dem Abfüllen und Verpacken, zugeführt werden können.
Im folgenden soll eine weitere Ausführungsform der SteriIisierungsvorrichtung beschrieben werden.
Die mittels einer Zuführleitung 18 verbundene Sterilisie- ·
.rungsvorrichtung in Fig. 3 ist ähnlich wie jene in Fig.1 und Eine itönopumpe,
/ eine Rohrpumpe, eine Rotationspumpe usw. mit einer ausreichend hoher Verdrängerleistung sollte vorzugsweise als Gegendruckpumpe 10 verwendet werden. Der Kühler 28 und das Druckentspannungsventil 9 sind denen in Fig. 2 ähnlich. Ebenfalls kann eine Kombination des Zuführtanks 1 und des Wassertanks 2 anstelle einer Kombination des Wassertanks 2', des Produkttanks und der Zuführpumpe 32 verwendet werden.
In der Sterilisationsvorrichtung zweigt von der Zuführleitung 18 die Hilfsgegendruckleitung 20 ab, und die Auslaßleitung 19 zweigt von der Zuführleitung 18 oder
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■ der Hilfsgegendruckleitung 20/ähnlich wie bei der .-·-■'"' Aus füh rungs form von Fig. 2/ab.
Die Sterilisationsvorrichtung arbeitet wie folgt: 5
Zuerst wird die Vorrichtung sterilisiert/ indem Wasser vom Wassertank 2' mittels der Zuführpumpe 32 in die Vorrichtung und in den Sterilisator zum Aufheizen (gewöhnlich bis 13O0C bis 1500C) geleitet wird. Das erhitzte Wasser wird durch den Kühler 4 (nicht in
Betrieb) in den Kühler 28, die Zuführleitung 18, die Hilfsgegendruckleitung 20 und die Auslaßleitung 19 in der erwähnten Reihenfolge geleitet. Das erhitzte ^- Wasser wird im Kühler 28 auf beispielsweise 10 00C oder weniger gekühlt und dann aus der Vorrichtung durch das Druckentspannungsventil 9 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird im Sterilisator 3 mittels des Druckentspannungsventils 9 ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten, so daß das Wasser unter konstanten Bedingungen erhitzt wird. Die Zuführleitung 18 und die Hilfsgegendruckleitung 20 vor dem Umschaltventil 14, durch das das Produkt gelangt, werden ausreichend mit heißem Wasser sterilisiert. Zu diesem Zeitpunkt sind die Umschaltventile 13, 14 und 22 geschlossen und das Umschaltventil 15 geöffnet.
Beim zweiten Verfahrensschritt, dem Betrieb mit Wasser, wird der Betrieb des Kühlers 4 eingeleitet. Wenn die Temperatur des durch den Kühler 4 fließenden Wassers z.B. 5O0C oder weniger erreicht, wird der Betrieb des Kühlers 28 unterbrochen. Dann wird das Umschaltventil 15 geschlossen und das Umschaltventil 14 geöffnet. Der Umschaltbetrieb des Umschaltventils 14 und 15 ist ähnlich dem in Fig. 2.
Entsprechend den oben beschriebenen Verfahrensablaufen
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ist die in der Hilfsgegendruckleitung 20 vorgesehene Gegendruckpumpe 10 nicht einer äußerst hohen Temperatur ausgesetzt, so daß ein konstanter Gegendruck mittels der Gegendruckpumpe 10 im Sterilisator 3 aufrechterhalten werden kann. Es ist nicht erforderlich als Gegendruckpumpe 10 eine aseptische Pumpe zu verwenden, die eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aushält, da das Produkt nicht durch die Gegendruckpumpe 10 gelangt,und ein Eindringen der Bakterien von der Gegendruckpumpe 10 in die Produktleitungen durch das Einstellen des Innendrucks des sterilen Tanks 6 auf ein Niveau, das etwas höher als der Gegendruck ist, der von der Gegendruckpumpe 10 geliefert wird, verhindert wird.
Nach der Stabilisierung des Betriebs mit Wasser wird das Umschaltventil 21 geschlossen,und das Umschaltventil 22 geöffnet, so daß Produkte vom Produkttank 33 zugeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein konstanter Gegendruck im Sterilisator 3 mittels der Gegendruckpumpe 10 in ähnlicher Weise wie oben aufrechterhalten, und eine Mischung von Wasser und Produkt durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 ohne Beeinträchtigung der Sterilität der Vorrichtung ausgegeben.
Wenn die Mischung vollständig auf Produkt umgeschaltet ' ist, wird das Umschaltventil 14 geschlossen und das Umschaltventil 13 geöffnet, so daß Produkt im aseptischen Tank 6 gesammelt wird. Der aseptische Tank 6 ist ähnlieh dem in Fig. 2 verwendeten. Bei Betrieb mit Produkt wird im Sterilisator 3 immer ein konstanter Gegendruck durch den im aseptischen Tank 6 geregelten Luftdruck aufrechterhalten.
Schließlich wird das Umschaltventil 13 geschlossen und das Umschaltventil 12 geöffnet, so daß das im aseptischen
Tank 6 gesammelte Produkt dem nächsten Verfahren, wie z.B. "dem Abfüllen und Verpacken, zugeführt werden kann.
Im folgenden soll eine weitere Ausführungsform der Sterilisationsvorrichtung beschrieben werden.
In der in Fig. 4 dargestellten Sterilisationsvorrichtung sind die mittels der Zuführleitung 18 verbundenen Einheiten ähnlich jenen in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3. Ein Rohrwärmetauscher, ein Dünnschichtwärmetauscher oder irgendein anderer Wärmetauscher, durch den feste Partikel hindurchgehen können, kann als Kühler 26 „ verwendet werden. Die Gegendruckpumpe 10 ist ähnlich der in Fig. 3. Ebenfalls kann eine Kombination des Wassertanks 21, des Produkttanks 33 und der Ausgabepumpe 32 statt einer Kombination des Zuführtanks 1 und des Wassertanks 2 verwendet werden.
0 In der Sterilisationsvorrichtung zweigt von der Zuführleitung 18, die sich vom Zuführtank 1 zum aseptischen Tank 6 erstreckt, .,an einer Stelle hinter dem Sterilisator 3 die Hilfsgegendruckleitung 20 ab.
Die Sterilisationsvorrichtung arbeitet wie folgt.
Zuerst wird zum Sterilisieren der Vorrichtung das aus dem Wassertank 2 in die Vorrichtung geführte Wasser im Sterilisator 3 erhitzt. Das erhitzte Wasser wird durch den Kühler 4 (nicht in Betrieb) zum Kühler 26, der Zuführleitung 18 und der Hilfsgegendruckleitung 2 0 in der erwähnten Reihenfolge geleitet. Das erhitzte Wasser wird im Kühler 26 auf eine Temperatur von beispielsweise unter 5 00C gekühlt und aus der Vorrichtung durch die Gegendruckpumpe 10 ausgebracht. Durch den Kühler 26 können feste Partikel hindurchtreten, wobei
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der Kühler in der Hilfsgegendruckleitung 20 vor der Gegendruckpumpe 'T0~ünd hinter dem Umschaltventil 55 vorgesehen ist. Somit wird die Gegendruckpumpe 10 nicht einer hohen Temperatur während der Sterilisation der Vorrichtung aufgrund des "Betriebs des Kühlers 26 unterworfen. Mittels der Gegendruckpumpe 10 wird in der Vorrichtung ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten, und das Wasser wird immer unter einer konstanten Bedingung erhitzt. Die Zuführleitung 18 und die Hilfsgegendruckleitung 20 vor dem Umschaltventil 55, durch die das Produkt im wesentlichen gelangt, werden ausreichend sterilisiert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Umschaltventile 22 und 13 geschlossen ,und das Umschaltventil 55 geöffnet. In der Sterilisationsvorrichtung wird die Gegendruckpumpe 10 aufgrund des Betriebs des Kühlers 26 nicht mit einer hohen Temperatur belastet. Ebenso wird ein Eindringen von Bakterien von der Gegendruckpumpe 10 in die Produktleitung in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 verhindert, indem man den Innendruck des aseptischen Tanks 6 auf ein Niveau einstellt, das ein wenig höher als das des Gegendrucks der Gegendruckpumpe 10 während des Ums ehalt betriebs der Umschaltventile 13- und 55 ist. Es ist daher nicht erforderlich, eine Pumpe für sterile Bedingungen zu verwenden, die für hohe Temperaturen und Drücke ausgelegt ist.
Beim zweiten Verfahrensabschnitt, dem Betrieb mit Wasser, wird der Betrieb des Kühlers 4 eingeleitet. Wenn die Temperatur des durch den Kühler 4 fließenden Wassers auf beispielsweise 500C oder weniger absinkt, wird der Betrieb des Kühlers 26 unterbrochen. Aus diesem Grund ist die Gegendruckpumpe 10 nicht hohen Temperaturen ausgesetzt. Gleichzeitig kann im Sterilisator 3 mittels der Gegendruckpumpe 10 ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten werden. Die Bedingungen der Umschaltventile
../- sind ähnlich denen für die Sterilisation der Vorrichtung.
Nach der Stabilisierung des Betriebs mit Wasser wird das Umschaltventil 21 im Wassertank 2 geschlossen, und das Umschaltventil 22 wird geöffnet, um Produkt vom Zuführtank 1 für den Produktbetrieb zuzuführen. Da das Produkt zu diesem Zeitpunkt mittels Luftdruck zugeführt wird, werden feste Partikel usw., die in dem Produkt enthalten sind, nicht aufgebrochen. Ebenfalls wird ein konstanter Gegendruck im Sterilisator 3 mittels der Gegendruckpumpe 10 in ähnlicher Weise wie oben aufrechterhalten, und eine Mischung von Wasser und Produkt durch die Hilfsgegendruckleitung 20 ohne Beeinträchtigung der Sterilität im Inneren der Vorrichtung ausgegeben. Wenn die Mischung vollständig auf Produkt umgeschaltet ist, wird das Umschaltventil 55 geschlossen und das Umschaltventil 13 geöffnet, so daß das Produkt im aseptischen Tank 6 gesammelt wird. Der aseptische Tank 6 sollte ein Drucktank sein, mit dem immer eine Regelung des Innendrucks auf einen konstanten Wert mittels Druckluft (steriler Luft) möglich ist. Auf diese Weise wird im Sterilisator 3 mittels des im aseptischen Tank 6 geregelten Luftdrucks auch im Produktbetrieb ein konstanter Gegendruck aufrechterhalten.
Schließlich wird das Umschaltventil 13 geschlossen und das Umschaltventil 12 geöffnet, um das im aseptischen Tank 6 gesammelte Produkt dem nächsten Verfahren, wie z.B. dem Abfüllen und Verpacken usw., zuzuführen.
In den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Sterilisationsvorrichtungen wird die Gegendruckpumpe nicht einer äußerst hohen Temperatur ausgesetzt, da der Kühler in Betrieb ist, oderweil im Normalbetrieb die Gegendruckpumpe unabhängig von den Leitungen für das Produkt installiert ist. Ebenfalls kann ein konstanter Gegendruck im Sterilisator
aufrechterhalten werden. Weiter können von dem Produkt unterschiedliche—Materialien kontinuierlich aus der Vorrichtung ausgegeben werden, und das Produkt alleine im aseptischen Tank unter konstanten Bedingungen und einem konstanten Gegendruck'in der Vorrichtung gesammelt werden, wobei die Sterilität der Vorrichtung beibehalten wird.
Mit der Sterilisationsvorrichtung ist es möglich, Materialien bei einer konstant hohen Temperatur unter Verwendung eines konstanten Gegendrucks im Inneren der Vorrichtung zu sterilisieren, wobei die Regelung des Gegendrucks einfach und genau durchgeführt werden kann. Ebenfalls kann heißes Wasser während der Sterilisierung der Vorrichtung, Wasser während des Betriebs mit Wasser und eine Mischung von Wasser und Produkt während des Umschaltens kontinuierlich aus der Vorrichtung ausgegeben werden,und das Produkt alleine unter Verwendung eines konstanten Gegendrucks im Inneren der Vorrichtung gesammelt werden, wobei die Sterilität der Produktleitungen beibehalten wird.
Es besteht bei der Sterilisationsvorrichtung keine Gefahr der Ansammlung von Partikeln und einerVerstopfung, wobei die Festpartikel im Produkt nicht aufgebrochen werden, auch wenn hochviskose Materialien oder feste Partikel enthaltende Materialien behandelt werden. Somit können mit der Sterilisationsvorrichtung flüssige, feste Partikel enthaltende Lebensmittel, oder hochviskose Lebensmittel und Medikamente sterilisiert werden und steril gesammelt werden.
Beispiel
Im folgenden soll eine Ausführungsform der Sterilisationsvorrichtung und ein Verfahren zum Sterilisieren von
Suppe mit Getreidekörnern unter Verwendung der Vor-.--'' richtung beschrieben werden.
Eine Ausführungsform der Sterilisationsvorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Ein Vorratstank aus rostfreiem
Stahl wurde als Wassertank 21 und als Produkttank 33 - verwendet. Ebenfalls wurde eine Monopumpe mit einer Ausgabeleistung von etwa 1 bis 6 t/h als Zuführpumpe 32 verwendet. Als Durchflußmengenmesser 36 wurde ein Mikrobewegungsdurchflußmengenmesser verwendet, durch den feste Partikel hindurchtreten können. Der Durchflußmengenmesser 36 erfaßt die Durchflußmenge der in den Sterilisator 3 eingeleiteten Materialien. (Ein magnetischer Durchflußmengenmesser, ein Ultraschall-' durchflußmengenmesser, usw. können ebenfalls verwendet werden.) Der Durchflußmengenregler 37 empfängt den vom Durchflußmengenmesser 36 erfaßten Wert und leitet einen Befehl zu einem Inverter 38, so daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Zuführpumpe 32 verändert wird. Ein Dünnschichtwärmetauscher wurde für die Sterilisatoren 3 und 4 verwendet. Der aseptische Tank 6 bestand aus rostfreiem Stahl, mit einem Druckwider-
(300 kPa)
stand von 3,0 kg/cm2/und einer Kapazität von 5 t. Der aseptische Tank 6 war mit einem Druckfühler 17 und einem Druckregler 16 ausgerüstet, und war in der Lage, den Innendruck durch Verwendung von steriler,durch einen sterilen Filter 24 zugeführter Luft konstant zu halten. Die oben beschriebenen Einheiten waren in der erwähnten Reihenfolge-mittels einer Zuführleitung 18 aus rostfreiem Stahl verbunden.
Der Hilfsgegendrucktank 7 bestand aus rostfreiem Stahl und hatte einen Druckwiderstand von 3 bis 5 kg/cm2 (300 bis 500 kPa) und eine Kapazität von 5 bis 10 1. Da der aseptische Tank 6 und der Hilfsgegendrucktank 7 mit dem Druckfühler 17, und dem Druckregler 16 ausgerüstet waren.
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waren sie in der Lage, den Innendruck mittels Luft zu regeln. Eine'Monopümpe mit einer Ausgabeleistung von 1 bis 6 t/h wurde als Ausgabepumpe 8 verwendet. Der Hilfsgegendrucktank 7 und die Ausgabepumpe 8 waren miteinander mittels der von der Zuführleitung 18 an einer Stelle hinter dem Kühler 4 abzweigenden Hilfsgegendruckleitung 20 verbunden.
Ein Plattenwärmetauscher wurde als Kühler 28 verwendet. Der Kühler 28 und das Druckentspannungsventil 9 waren miteinander mittels der Entleerungsleitung 19 verbunden, die von der Hilfsgegendruckleitung 20 an einer Stelle vor dem Umschaltventil 14 abzweigt.
Im folgenden soll die Sterilisierung der Getreidesuppe unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung erläutert werden:
1. Sterilisierung der Vorrichtung:
Zuerst wurde das Umschaltventil 15 geöffnet, wobei die Umschaltventile 13, 14 und 22 geschlossen waren. Darauf wurde Wasrser aus dem Wassertank 2 in die Vorrichtung zum Sterilisator 3 mit einer Durchflußmenge von etwa 1400 bis 1600 l/h mittels der Zuführpumpe 32 geleitet. Die Regelung der Durchflußmenge wurde wie folgt durchgeführt. Wenn die Durchflußmenge eine eingestellte Durchflußmenge überschritt, lieferte der Durchflußmengenmesser 36 ein Signal zum Durchflußmengenregler 37. Der Durchflußmengenregler leitete einen Befehl zum Inverter 38, so daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Zuführpumpe 32 auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit gesteigert wurde. Darauf wurde das Wasser mit der eingestellten Durchflußmenge mittels der Zuführpumpe 32 zugeführt.
Das mittels der Zuführpumpe 32 zugeführte Wasser wurde auf etwa 1400C im Sterilisator 3 erhitzt. Das erhitzte
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..V"' Wass_er wurde durch die Zuführleitung 18, die Hilfsgegendruckleitung_2_0 und die Ausgabeleitung 19 geleitet und durch das Druckentspannungsventil 9 ausgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Gegendruck von 4,0 kg/cm2 (400 kPa) im Inneren der Vorrichtung mittels des Druckentspannungsventils 19 aufrechterhalten.
Die oben beschriebene Sterilisation der Vorrichtung wurde etwa 3 0 Minuten lang durchgeführt, nachdem festgestellt wurde, daß die Temperatur des heißen Wassers am Abschnitt vor dem Druckentspannungsventil 9 1300C erreicht hatte.
Getrennt von den obigen Verfahren wurde gesättigter Dampf von 2,0 bis 3,0 kg/cm2 (200 bis 300 kPa) in den aseptichen Tank 6 eingeleitet, um eine Sterilisierung des Tanks durchzuführen.
2. Betrieb mit Wasser:
Zum Kühlen des erhitzten Wassers auf .etwa 5O0C oder 0 weniger wurde der Kühler 4 betrieben. Wenn die Temperatur des durch den Kühler 4 fließenden Wassers 5 00C oder weniger erreicht hatte, wurde die Einstelltemperatur für den Sterilisator 3 allmählich von 1400C (Sterilisationstemperatur für Wasser) auf 134°C bis 136°C (Sterilisationstemperatur für das Produkt) abgesenkt. Nachdem man festgestellt hatte, daß die Temperatur im Sterilisator sich konstant bei 134°C bis 1360C eingestellt hatte, wurde der mittels des Druckentspannungsventils 9 aufrechterhaltene Gegendruck von 4,0 kg/cm2 (400 kPa) auf 2,7 bis 2,8 kg/cm2 abgesenkt. Ebenfalls wurde der Innendruck des Hilfsgegendrucktanks 7 auf 2,7 bis 2,8 kg/cm2 eingestellt. Wenn sich unter diesen Bedingungen die Durchflußmenge stabilisiert hatte, wurde das Umschaltventil 14 geöffnet und das Umschaltventil 15 geschlossen, so daß das erhitzte Wasser nach dem Kühlen dem Hilfsgegendrucktank 7 durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 zugeführt
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wurde. Das im Hilfsgegendrucktank 7 gesammelte Wasser wurde mittels der Ausgabepumpe 8 ausgeführt. Die Ausgabedurchflußmenge der Ausgabepumpe 8 wurde bei etwa 1400 bis 16 00 l/h eingestellt.
3. Umschaltbetrieb:
Nach Beendigung des Betriebs mit Wasser wurde das Umschaltbentil 21 geschlossen und das Umschaltventil 22 geöffnet, um Getreidesuppe aus dem Produkttank 33 in die Vorrichtung zu führen. Eine Mischung von Wasser und Suppe wurde durch die Hilfsgegendruckleitung 20 in ähnlciher Weise wie beim Betrieb mit Wasser ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt waren die Durchflußmenge der Zuführpumpe 32, die Temperaturbedingungen für den Sterilisator 3 und den Kühler 4 vollständig jenen während des Betriebs mit Wasser ähnlich. Ebenfalls wurde der Innendruck des Hilfsgegendrucktanks 7 bei 2,7 bis 2,8 kg/cm2 (270 *>280 kPa) eingestellt, um einen Gegendruck im Inneren der Vorrichtung aufrechtzuerhalten.
4. Alleiniger Betrieb mit Produkt:
Der Innendruck des aseptischen Tanks 6 wurde auf 2,7
(270-280 kPa)
bis 2,8 kg/cm2/eingestellt. Es wurden Proben des durch die Hilfsgegendruckleitung 2 0 ausgegebenen Materials genommen, um festzustellen, daß nur noch Produkt durch die Vorrichtung fließt. Dann wurde das Umschaltventil 1 4 geschlossen , und das Umschaltventil 13 wurde gleichzeitig mit/oder etwas später als das Umschalten des Ventils 14 geöffnet. Die Durchflußmenge der Zuführpumpe 32 und 0 die Temperaturbedingungen für den Sterilisator 3 und •den Kühler 4 waren vollständig jenen beim Umschaltbetrieb gleich. Ebenfalls wurde der Innendruck des
(270-280 kPa) aseptischen Tanks 6 auf 2,7 bis 2,8 kg/cm2/eingestellt, um im Inneren der Vorrichtung einen Gegendruck aufrechtzuerhalten. Der alleinige Betrieb mit Produkt wurde unter den obigen Bedingungen fortgeführt, bis
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die Suppe aus" dem Produkttank 33 abgeführt wurde. Nach" dem Sammeln des Produkts im aseptischen Tank '6 wurde das Umschaltventil 13 geschlossen.

Claims (7)

  1. VOSSlUS · VOSSIUS -TAUCH'N ER ·Ή BU NEMAN Ν · RAU H
    PATENTANWÄLTE
    jfl '-"' SIEBERTSTRASSE 4 ■ 8OOO MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) *7 4O75
    CABLE! BENZOLPATENT MÖNCHEN - TELEX Β-2Θ4Β3 VOPAT D
    U.Z.: S 898 " __ 8* März 1984
    Case: OP84038 .
    HOUSE FOOD INDUSTRIAL COMPANY LIMITED Higashiosaka-shi, Osaka / Japan
    10
    "Sterxlisationsvorrichtung"
    . . l: ' '■' - Patentans p.r ü c h e
    Sterxlisationsvorrichtung zum kontinuierlichen Sterilisieren zu behandelnder, feste Partikel enthaltender Stoffe unter konstantem Druck, gekennzeichnet durch:
    a) einen zum Durchlauf der festen Partikel geeigneten Sterilisator (3)
    b) eine Zuführeinrichtung (30) zum Zuführen der Stoffe zum Sterilisator (3) ,
    c) einen Gegendrucktank (5) zur Regelung des Luftdrucks für einen Gegendruck im Sterilisator (3),
    d) eine zum Durchlauf der festen Partikel geeignete Gegendruckeinrichtung (31) zur Schaffung eines Gegendrucks im Sterilisator (3),
    ej eine Zuführleitung (18) zum Verbinden des Sterilisators (3) mit dem Gegendrucktank (5), und
    (f) eine von der Zuführleitung (18) abzweigende ' Hilfsgegendruckleitung (20).
  2. 2. Sterilisationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Sterilisationsvorrichtung bei einem aseptischen Verpackungsvorgang _ - verwendet wird.
  3. 3. Sterilisationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Gegendrucktank (5) ein aseptischer Tank (6) ist.
  4. 4. Sterilisationsvorrichtung nach einem der Ansprüche
    1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Gegendruckeinrichtung (31) ein Hilfsgegendrucktank (7) zur Regelung des Luftdrucks ist.
  5. 5. Sterilisationsvorrichtung, gekennzeichnet durch mindestens einen Sterilisator (3), eine Zuführeinrichtung (30) zum Zuführen von im Sterilisator (3) zu behandelnder Stoffe, einen Aseptiktank (6) zur Regelung des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator (3) vorgesehen ist, einen Hilfsgegendrucktank (7), ein Druckentspannungsventil (9, 23) zum Auslassen des Druckmediums und eine Ausgabepumpe (8) zur Ausgabe der Stoffe aus dem Hilfsgegendrucktank (7), wobei der Aseptiktank (6) mittels einer Zuführleitung (18) mit dem Sterilisator (3),der Hilfsgegendrucktank (7) und die Ausgabepumpe (8) mit einer von der Zuführleitung (18) abzweigenden Hilfsgegendruckleitung (20) und das Druckentspannungsventil (9) mit einer von der Zuführleitung (18) oder der Hilfsgegendruckleitung (20) abzweigenden Ausgabeleitung (19) verbunden sind, und ein Gegendruck dem Sterilisator (3) durch Kombination der Zuführeinrichtung (30) mit dem
    Aseptiktank (6), der Hilfsgegendruckeinrichtung und/oder dem Druckentspannungsventil (9, 23) zugeführt wird.
  6. 6. Sterilisationsvorrichtung/ gekennzeichnet durch
    mindestens einen Sterilisator (3), eine Zuführeinrichtung (30) zum Zuführen vom im Sterilisator (3) zu behandelnden Stoffen, einen Aseptiktank (6) zum Regeln des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator
    (3) vorgesehen ist, einer Gegendruckpumpe und einem Druckentspannungsventil (9, 23) zur Ausgabe, wobei der Aseptiktank (6) mit dem Sterilisator (3) mittels einer Zuführleitung (18) verbunden ist, die Gegendruckpumpe in einer von der Zuführleitung (18) abzweigenden Hilfsgegendruckleitung (20) vorgesehen ist, das Druckentspannungsventil (9, 23) in einer von der Zuführleitung (18) oder der Hilfsgegendruckleitung (20) abzweigenden Ausgabeleitung (19) vorgesehen ist/und ein Gegendruck dem Sterilisator (3) durch eine Kombination der Zuführeinrichtung (30) mit dem Aseptiktank (6) / der Gegendruckpumpe
    und/oder dem Druckentspannungsventil (9, 23) zugeführt wird.
  7. 7. Sterilisationsvorrichtung, gekennzeichnet durch
    mindestens einen Sterilisator (3), eine Zuführeinrichtung (30) zum Zuführen von im Sterilisator (3) zu behandelnden Stoffen, einen Aseptiktank (6) zur Regelung des Luftdrucks, der hinter dem Sterilisator (3) vorgesehen ist, eine Gegendruckpumpe (10) und einenKühler (28) zum Durchlauf fester Partikel, wobei der Aseptiktank (6) mit dem Sterilisator (3) mittels einer Zuführleitung (18) verbunden ist, die Gegendruckpumpe (10) und der Kühler (28) in einer von der Zuführleitung (18) abzweigenden Hilfsgegendrucklei-
    tung (20) vorgesehen sind, und ein Gegendruck dem Sterilisator (3) durch eine Kombination der Zuführeinrichtung (31) mit dem Aseptiktank (6) und/ oder der Gegendruckpumpe (10) zugeführt wird.
    Sterilisationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (31) ein Zuführtank (33) ist, der den Luftdruck regeln kann.
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