DE3510286A1 - Verfahren zum betrieb von strahlungs-sterilisierapparaten und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Die voriiegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
• Betrieb von Strahlungs-Sterilisierapparaten in Schrank-oder Tunnelbauweise mit einem durch ein Hoschfilter geleiteten, auf die zu sterilisierenden Objekte gerichteten turbulenzarmen Luftstrom, wobei die zur Sterilisierung erforderliche Temperatur durch Infrarotquarzglasstrahler erzeugt wird, sowie einen Strahlungs-Sterilisieranparat zur Durchführung dieses Verfahrens.
• In der Praxis hat sich gezeigt, daß der bekannte Heißluft-Laminar-Flow-Tunnel eine Reihe von Nachteilen hat. Der Heißluftstrom von üblicherweise 3600C wird durch einen Filter mit einer Abscheidungsrate von 99,997 % auf die Objekte (Ampullen, Glasflaschen od. dgl.) geleitet.
• Sie werden also ausschließlich durch Konvektion erwärmt.
• Um nicht zu hohe Energieverluste in Kauf nehmen zu müssen, arbeitet dieser Tunnel im Umluftsystem. Dabei braucht nur ein geringer Frischluftanteil ständig ersetzt und erwärmt zu werden. Hier zeigt sich einer der Nachteile dieses Verfahrens. Der Wärmeübergang von Luft auf Glas ist ungünstig.
• Daraus resultiert eine hohe Betriebstemperatur von 3600 bis 4000C. Wie inzwischen bekannt, kann bei dieser Betriebstemperatur und einer Temperaturschwankung von mehr als + 20C die Bedingung der Reinheitsklasse 3 VDI 2083 (entspricht U.S. Federal Standard 209 b) nicht mehr aufrchterhalten werden.
• Des weiteren müssen schwere Behältnisse (Infusionsflaschen) mit einer Luftströmung von 0,8 bis 1,7 m/s beaufschlagt werden. Diese hohen Strömungswerte sind erforderlich, um die Flaschen in der kurzen Wärmezone schnell auf die Sterilisiertemperatur von möglichst 300°C zu bringen.
• Auch hier liegt man außerhalb der VDI-Richtlinien, die eine Luftgeschwindigkeit von 0,4 + 0,1 m/s empfehlen.
• Die Partikelarmut nach den VDI-Richtlinien wird bei den bekannten Strahlungstunneln durch eine Luftströmung von der Kühlzone zur Einlaufzone erreicht. Bei bestimmten Baulängen kommt es im Einlaufbereich beim Verdampfen der Restfeuchte aus den Objekten zu Verwirbelungen des Luftstromes, die nicht erwünscht sind.
• Bei den bekannten Infrarotstrahlungstunneln und -schränken steigt die Temperatur des Sterilgutes nach dem Erreichen der Steriltemperatur noch unkontrolliert an.
• Dieser unkontrollierte Temperaturanstieg ist jedoch nicht vorteilhaft, da in der nachgeschalteten Kühlzone das Sterilgut wieder rückgekühlt werden muß.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, diesen unkontrollierten Temperaturanstieg nach Erreichen der Steriltemperatur zu verhindern, ohne dabei die Reinraumbedingungen zu gefährden.
• Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Luftstrom auf einer erheblich niedrigeren als der zur Sterilisierung erforderlichen Temperatur gehalten wird, wobei die Steriltemperatur der Objekte durch das Zusammenwirken von Strahlungswärme und Konvektionewärme erreicht wird.
• Eine niedrigere Temperatur wird deshalb gewählt, weil handelsübliche Hoschfilter nur bis max. 2400C ohne Probleme betrieben werden können.
• Weiterbildungen der Erfindung sowie ein Strahlungs-Sterilisierapparat zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Mit der Erfindung werden gewissermaßen die Vorteile von L-F-Tunneln und von Strahlungstunneln vereinigt und dabei deren Nachteile weitgehend ausgeschaltet. Insbesondere kommt man bei Strahlungs=Sterilisierapparaten zu einer wesentlichen Verringerung der Baulänge. Gleichzeitig ermöglicht dieses Verfahren bei der pyrogenfreien Sterilisierung von Ampullen sowie Injektions- und Infusions-Glasbehältnissen wirtschaftlichere Betriebsbedingungen und eine Beschleunigung des Sterilisiervorganges.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Sterilisierzone eines erfindungsgemäß ausgebildeten Strahlungs-Sterilisierapparates.
• Das Sterilisiergut, z. B. Flaschen, wird mittels eines Transportbandes 5 über eine Einlaufzone unter Reinluftbedingungen kontinuierlich in die Anheiz- und Trockenzone eingeschleust, um nach erfolgter Sterilisierung durch eine Kühlzone ausgeschleust zu werden. In der Sterilzone gelangt über ein Gebläse 9 aus einem Druckraum 1 ein Luftstrom mit einer frei wählbaren Temperatur (z. B. 2000C) durch ein temperaturbeständiges Hoschfilter 2, wobei die Luftgeschwindigkeit unterhalb des Filters 0,3 bis 0,5 m/sec beträgt.
• Im Abstand vom Filter 2 sind unterhalb eines Luftverteilüngslochblechs 3 Infrarotquarzglasstrahler 4 installiert, die im Nutzraum 14 für das Sterilgut dieses auf eine Temperatur von ca. 3000C aufheizen. Die an den aufgeheizten Glasbehältern vorbeistreichende Luftströmung kühlt die Flaschen etwas ab (um ca. 70C) und nimmt dabei Wärmeenergie auf. Unterhalb des Transportbandes 5 angeordnete Temperaturfühler Mp2 zeichnen ein Abbild der Flaschentemperatur auf einen Temperaturschreiber und regeln dadurch die Heizleistung der Infrarotquarzglasstrahler 4, 6 über einen Temperaturregler, wobei die Hälfte der Strahler ständig eingeschaltet bleibt und die andere Hälfte über Thyristorregelung arbeitet, wobei diese Strahler ganz oder einzeln.abschaltbar sind.
• Unterhalb des Transportbandobertrums sind ebenfalls Infrarotquarzglasstrahler 6 installiert, die das Flaschengut (vor allem im Fall schwerer Infusionsflaschen) mit aufheizen. Der erhitzte Luftstrom gelangt nach dem Passieren eines weiteren Lochblechs 7 in einen Sammelkanal 8, von wo er mittels eines stufenlos regelbaren Ventilators 9 angesaugt wird. Beim Passieren des Kanals 8 wird der Luftstrom durch einen Wärmetauscher 15 sowie durch Zuführung von Frischluft über Vorfilter 11 und über eine automatisch regelbare Nebenluftklappe 10 auf die Betriebstemperatur von z. B. 2000C heruntergekühlt. Zur Temperaturregelung des Luftstroms im Druckraum 1 mittels des Wärmetauschers 15 bzw. mittels der zugeführten Frischluft dient ein Temperaturfühler Mpl. Weitere Temperaturfühler Mp3 im Frischluftkanal sowie Mp4 und Mp5 in Zu- und Ableitung des Wärmetauschers 15 können zur zusätzlichen Regelung dienen, sind aber nicht unbedingt erforderlich, um eine konstante Betriebstemperatur des durch das Hoschfilter 2 strömenden Luftstroms zu garantieren, weil dazu der Temperaturfühler Mpl im allgemeinen ausreicht, so daß gefährliche Partikelausscheidungen durch Dehnung des Glasfaservlieses im Hoschfilter 2 verhindert werden.
• Die Rückkühlung des sterilisierten Gutes erfolgt, wie oben erwähnt,- durch die nachgeschaitete Kühlzone mittels eines hoschfiltrierten Luftstromes.
• Mit der Erfindung lassen sich folgende Vorteile erreichen: 1. Die Anheizzeit des Sterilisiergutes wird erheblich verkürzt, da Konvektion und Infrarotstrahlung das Sterilisiergut bis zum Erreichen der frei wählbaren Lufttemperatur gemeinsam erwärmen, wodurch auch die Baulänge der Anlage verkürzt wird.
• 2-. Eine weitere Verkürzung der Anlage ergibt sich daraus, daß eine Wärmeenergieabgabe des Sterilisiergutes bereits in-der Sterilzone, und nicht erst in der Kühlzone, einsetzt. Diese Energieabgabe erfolgt durch den Luftstrom, der über das durch Infrarotbestrahlung erwärmte Sterilisiergut geleitet wird. Da dieser Energieanteil bereits im Sterilisierteil abgeführt wird, kann die nachgeschaltete Kühlzone erheblich verkürzt werden.
• 3. Weitere Energieeinsparungen sind dadurch erzielbar, daß der in der Sterilisierzone anfallende Energieanteil aus dem über das Sterilisiergut geleiteten Luftstrom, der als Abluft mit hoher Temperatur durch den Wärmetauscher strömt und z. B. als Abwärme für die Aufheizung der Reinigungsmedien für die vorgeschaltete Waschmaschine dienen kann.
• 4. Die erzielbaren hohen Temperaturen des Sterilisiergutes bedeuten eine weitgehende Fntpyrogenisierung der kontinuierlich durchlaufenden Objekte.
• 5. Die Temperaturbelastung der Anlage ist weitaus geringer als bei bekannten Anlagen, da die Betriebstemperaturen relativ niedrig sind. Dies bedeutet gleichzeitig eine Einsparung an Isoliermitteln.
• 6. Dazu kommt eine geringere Wärmebelastung des Hoschfilters, verbunden mit Einsparung der aufwendigen Filternachbehandlung zum Zweck der Temperaturbeständigkeit, und dadurch längere Standzeit des Hoschfilters.
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Claims (14)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Betrieb von Strahlungs-Sterilisierapparaten in Schrank- oder Tunnelbauweise mit einem durch ein Eoschfilter geleiteten, auf die zu sterilisierenden Objekte gerichteten turbulenzarmen Luftstrom, wobei die zur Sterilisierung erforderliche Temperatur durch Infrarotquarzglasstrahler erzeugt wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Luftstrom auf einer erheblich niedrigeren als der zur Sterilisierung erforderlichen Temperatur gehalten wird, wobei die Steriltemperatur der Objekte durch das Zusammenwirken von Strahlungswärme und Konvektionswärme erreicht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Betriebstemperatur des durch das Hoschfilter geleiteten Luftstroms unterhalb von 2400C gehalten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der im Kreislauf geführte Luftstrom durch vom Sterilgut kommende Abwärme aufgeheizt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der turbulenzarme und konstant geregelte Luftstrom über die Infrarotquarzglasstrahler und die zu sterilisierenden Objekte geführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms auf einen Wert im Bereich von 0,3 bis 0,5 m/sec geregelt wird.
6. 6. Strahlungs-Sterilisierapparat zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Temperaturregelung des Luftstroms ein von einem Temperaturfühler (Mpl) gesteuerter Wärmetauscher (15) angeordnet ist.
7. 7. Strahlungs-Sterilisierapparat nach Anspruch 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Temperaturregelung des Luftstroms eine vom Temperaturfühler (Mpl) zusätzlich gesteuerte Frischluftzuführeinrichtung (10) angeordnet ist.
8. 8. Strahlungs-Sterilisierapparat nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß unterhalb des Heißluft-Hoschfilters (2) im Abstand davon oberhalb der zu sterilisierenden Objekte eine Infrarotquarzglas-Strahlungsquelle (4) angeordnet ist.
9. 9. Strahlungs-Sterilisierapparat nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine weitere Infrarotquarzglas-Strahlungsquelle (6) unterhalb des Transportbandes (5) angeordnet ist.
10. 10. Strahlungs-Sterilisierapparat nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Temperaturfühler (Mp2) für die Regelung der Heizleistung der Infrarotquarzglas-Strahlungsquellen (4;6) in Abhängigkeit von der Temperatur der zu sterilisierenden Objekte vorgesehen sind.
11. 11. Strahlungs-Sterilisierapparat nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit einem Infratherm-Meßumformer (Mp7) die Sterilisationstemperatur der Objekte berührungslos gemessen .und registriert wird.
12. 12. Strahlungs-Sterilisierapparat nach einem der Ansprüche 6 bis 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t 8 daß oberhalb des Hoschfilters (2) ein mit regelbarer I<Iappe versehenes Abluftrohr (12) zum Auskreisen überschüssiger Abluft vorgesehen ist.
13. 13. Strahlungs-Sterilisierapparat nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Regelung der Klappe ein Feuchtigkeitssensor (Mp6) vorgesehen ist.
14. 14. Strahlungs-Sterilisierapparat nach einem der Ansprüche 6 bis 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Überwachung und Regelung der Parameter eine speicherprogrammierbare Steuerung vorgesehen ist.