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Verfahren und Anordnung zum Betrieb wassergefüllter Überdruck-Aütoklaven
zum Sterilisieren von Konserven Überdruck-Autoklaven oder Gegendruck-Autoklaven
sind im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Wasserdampfdruck, der
der angewandten Sterilisierungstemperatur entspricht, ein weiterer Druck (der Überdruck)
benutzt wird, der gewöhnlich entweder als Luftdruck mit Hilfe eines Kompressors,
als statischer Wasserdruck oder als Wasserdampfdruck zur Anwendung gebracht wird.
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Der Zweck des Überdruckes ist es, den inneren Druck in den Konservenbüchsen,
die sterilisiert werden, zu kompensieren. In denselben bildet sich nämlich über
den Druck des Wasserdampfes hinaus, der der angewandten Sterilisierungstemperatur
entspricht, ein weiterer Druck infolge der Ausdehnung des festen oder flüssigen
Inhaltes der Büchse und der Luft, die in der Büchse eingeschlossen ist. Dieser Druck
kann, wenn er nicht kompensiert wird, die Büchsen deformieren, sie dadurch undicht
machen und die Haltbarkeit der Konserven zerstören.
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In den bisher angewandten wassergefüllten Überdruck-Autoklaven geschieht
der ganze Sterilisierungsprozeß beispielsweise wie folgt: Nachdem die Büchsen in
den Autoklaven eingefahren worden sind und dieser geschlossen worden ist, wird ein
Ventil 'zu einem darüberliegenden Tank geöffnet, der Wasser von im allgemeinen ioo
bis i io° C enthält. Das Wasser strömt von dem Tank nach unten und füllt den Autoklaven.
Bei direkter Dampfzufuhr zum Autoklaven wird das Wasser in diesem bis zu der gewünschten
Sterilisierungstemperatur (iio bis 120° C) erwärmt,
wobei der Autoklav
geschlossen ist und z. B. ein Sicherheitsventil den Druck reguliert. Der erforderliche
Überdruck kann; wie erwähnt, erzielt werden entweder i. dadurch; daß ein Luftkompressor
mit dem Autoklaven verbunden wird, a. dadurch, daß Druckwasser in direkter Verbindung
mit dem Autoklaven steht, 3. dadurch, däß der Dampfdruck von dem Dampfkessel über
den Dampfraum mit dem Autoklaven in Verbindung steht, oder 4. dadurch, daß Dampf
vom Dampfkessel direkt zu dem Autoklaven geführt wird und in diesem den gewünschten
Überdruck herstellt.
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In den ersten beiden Fällen ist die Verbindung zwischen dem Tank und
dem Autoklaven während der Sterilisierung- unterbrochen: In dem dritten Fall sind
sie miteinander verbunden und stehen beide unter dem Druckdes Dampfkessels.
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Wenn die gewünschte Temperatur und der gewünschte Gesamtdruck in dem
Autoklaven erreicht worden sind, werden sie konstant gehalten oder nach Wunsch in
an sich bekannter Weise reguliert.
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Wenn die Sterilisierung beendet ist, wird kaltes Wasser (Druckwasser)
zum Boden des Autoklaven geleitet; gleichzeitig wenn die Verbindung von dem oberen
Teil des Autoklaven nach oben nach dem Tank geöffnet wird. Dadurch wird das warme
Wasser wieder nach oben in den Tank gepreßt. Wenn das ganze warme Wasser aus dem
Autoklaven gepreßt worden ist, wird die Verbindung mit dem Tank geschlossen und
der Rest des Kühlwassers, das zur Kühlung der Konservenbüchsen und deren Inhalt
erforderlich ist, in ein Ablaufrohr geleitet.
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Während des ersten Teiles der Kühlung wird der gleiche Gesamtdruck
wie während der Sterilisierung aufrechterhalten. Während des letzten Teiles der
Kühlung wird der Überdruck allmählich derart herabgesetzt, daß er gleich Null ist,
wenn die Kühlung fertig ist. Anschließend wird der Autoklav geöffnet.
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Die oben beschriebenen Systeme leiden unter den folgenden Nachteilen:
i. Das Verfahren mit Zuführung von Warmwasser bzw. Kühlwasser bietet keine unbedingte
Sicherheit für die gleiche Zufuhrgeschwindigkeit und für die übrigen Zufuhrbedingungen
sowohl für das warme Wasser als für das Kühlwasser. Dadurch können Büchsen, die
sich an verschiedenen Stellen des Autoklaven befinden; einer verschieden starken
Wärmebeanspruchung ausgesetzt werden, was die Qualität und die Haltbarkeit der luftdicht
verschlossenen Erzeugnisse beeinflussen kann.
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Weiterhin wird das warme Wasser, das zugeführt wird, durch die Büchsen
abgekühlt und muß durch Dampfzufuhr oder durch andere Erwärmung des Sterilisierungswassers
in dem Autoklaven selbst auf Sterilisierungstemperatur gebracht werden. Dadurch
entsteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Wärmeeinwirkung auf die Büchsen, die sterilisiert
werden sollen.
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z. Da das Wasser in dem Autoklaven praktisch stillsteht und nur durch
Konvektion infolge von Temperaturunterschieden bewegt wird, hat man keine vollständige
Sicherheit dafür, daß allen Büchsen die gleiche Wärmemenge während der Sterilisierung
zugeführt wird.
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3. Aus demselben Grund ist das Messen der tatsächlichen Sterilisierungstemperatur
nicht zuverlässig, da dies gewöhnlich mittels Thermometers an der Seite des Autoklaven
geschieht, wobei die Wärmeleitung durch das Gut u. dgl. die Ablesung des Thermometers
beeinflussen kann.
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4. Die Füllungsgeschwindigkeit des Autoklaven ist durch den Druckunterschied
zwischen dem Wasserniveau in dem Tank und in dem Autoklaven, dem Höhenunterschied
zwischen dem Tank und dem Autoklaven und durch die Abmessungen der Leitungen zwischen
dem Tank und dem Autoklaven bestimmt. Aus diesem Grunde darf man, um eine möglichst
große Füllungsgeschwindigkeit zu erreichen, auch keinen größeren Druck in dem Autoklaven
haben als in der umgebenden Atmosphäre, weshalb das Wasser während der Füllung des
Autoklaven keine höhere Temperatur haben kann als diejenige, die dem Siedepunkt
des Wassers bei dem Druck der umgebenden Luft entspricht.
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Die vorliegende Erfindung geht darauf hinaus, daß das Wasser, das
von dem überliegenden Tank am Anfang der Sterilisierung zugeführt wird, mit Hilfe
einer Pumpe in den Autoklaven vom Boden aus eingepreßt wird, eventuell bei geschlossenem
Autoklaven, wodurch der Druck in dem Autoklaven steigt, wenn die Luft in demselben
zusammengepreßt und erwärmt wird. Hierdurch wird "erreicht, daß ein größerer Teil
des Wassers in den Autoklaven bei einer Temperatur über ioo° C gelangen kann, wodurch
die Erwärmungszeit verkürzt wird und die Wirtschaftlichkeit des Autoklaven verbessert
wird. Durch ein Ventil wird die Luft aus dem Autoklaven herausgelassen, wenn dies
während der Füllung erforderlich ist.
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Wenn der Autoklav bei dem gewünschten Gesamtdruck ganz mit Wasser
gefüllt ist, dieser Druck kann mittels des Auslaßventils reguliert werden, wird
die Verbindung zwischen dem Oberteil des Autoklaven und dem Oberteil des Tanks geöffnet.
Das warme Sterilisierungswasser zirkuliert dann während der ganzen Sterilisierung
durch den Autoklaven und den Tank. Der gewünschte Gesamtdruck wird selbsttätig oder
mit der Hand durch Drosselung des Ventils in der Leitung zwischen Autoklav und Tank
eingestellt.
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Die Zufuhr des Dampfes, der nötig ist, um die gewünschte Sterilisierungstemperatur
zu halten, erfolgt von dem Dampfkessel zu dem Tank. Dadurch wird erreicht, daß keine
lokale Überhitzung einzelner Büchsen vorkommt, was oft der Fall sein kann, wenn
der Dampf in den Autoklaven direkt eingeführt wird. Die Zufuhr des warmen Sterilisierungswassers
und des Kühlwassers geschieht über einen geeigneten Verteiler, der Sicherheit bietet,
daß die Büchsen in dem Autoklaven einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden, die so
gleichmäßig wie möglich ist. Die Temperatur kann selbsttätig oder mit der Hand in
an sich bekannter Weise reguliert werden.
Wenn die Sterilisierung
beendet ist, wird die Leitung zwischen der Pumpe und dem Autoklauen geschlossen
und statt dessen die Kaltwasserpumpe (eventuell nur Druckwasser) an den Autoklauen
gekuppelt, wodurch das Kühlwasser das warme Wasser in den Tank nach oben preßt,
bis das ganze warme Wasser aus dem Autoklauen entfernt ist. Der Rest des Kühlwassers
wird zu einem Ablaufrohr geleitet. Dadurch, daß sowohl das warme als auch das kalte
Wasser vom Boden in den Autoklauen hineingelangen, und zwar. in der gleichen Richtung
und mit derselben Geschwindigkeit, und das Wasser in dem Autoklauen während der
Sterilisierung in ständiger erzwungener Bewegung ist, wird erreicht, daß alle Büchsen
in verschiedenen Höhen in dem Autoklauen derselben Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden.
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Da das gesamte Sterilisierungswasser während der Sterilisierung die
Leitung von dem Tank zum .-lutoklaveri und zurück die Leitung vom Autoklauen zum
Tank passieren muß, kann man durch (las Anbringen eines Thermometers in jeder dieser
Leitungen eine sehr sichere Kontrolle erzielen, sowohl bezüglich des Zeitpunktes,
bei dem die Sterilisierungstemperatur erreicht ist, als auch der Temperatur in dem
Autoklauen während der Sterilisierung.
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Durch die Anwendung des früher genannten Drosselventils zwischen Autoklav
und Tank kann man eine leichte und wirksame, selbsttätige oder manuelle Druckkontrolle
erzielen.
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Dadurch, daß sowohl das warme Wasser als auch das Kühlwasser durch
den Autoklauen gepumpt werden, wird die Zeit bis zum Beginn der Sterilisierung und
der Kühlung nach der Sterilisierung herabgesetzt.
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L)ie Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
wobei schematisch drei Phasen des Betriebes des Autoklauen dargestellt sind.
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Fig. i zeigt die Füllung und die Sterilisierung des Autoklauen; Fig.
2 zeigt den ersten Teil der Kühlung; Fig. 3 zeigt den letzten Teil der Kühlung.
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In allen Figuren der Zeichnung ist der Autoklav mit i und der Warmwassertank
mit 2 bezeichnet.-3 ist die Pumpe, die dazu dient, warmes Wasser vom Tank zum Autoklauen
zu pumpen bzw. warmes Wasser zwischen Tank und Autoklauen kreisen zu lassen. 5 ist
die Leitung für die Dampfzufuhr zum Tank. 6 bezeichnet ein Thermometer. 7 ist ein
Ventil zwischen der Warmwasserpumpe und dem Autoklauen und 8 ein Ventil zwischen
der Kaltwasserpumpe 9 und dem Autoklauen. io ist ein Entleerungshahn, i i ein-Zweiwegeventil
in der Verbindung zwischen den oberen Teilen des Autoklauen und des Warmwassertanks.
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Während der ersten Phase, der Füllung und Sterilisierung (Fig. i),
ist die Pumpe 3 in Tätigkeit, während die Pumpe 9 stillsteht. Die Ventile 7 und
i i sind geöffnet; Ventil i i ist nach oben geöffnet. Das warme Sterilisierungswasser
zirkuliert dann durch den Autoklauen und den Tank in einem mit gestrichelten Linien
dargestellten Kreislauf.
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In der zweiten Phase (Fig.2), im ersten Teil der Kühlung, steht die
Pumpe 3, während die Pumpe 9 läuft. Die Ventile 8 und i i sind geöffnet; Ventil
i i ist nach oben geöffnet; die Ventile 7 und io sind geschlossen. In Richtung der
gestrichelten Linien wird vom Boden aus kaltes Wasser in den Autoklauen gepumpt
und das warme Wasser aus dem Autoklauen vom Oberteil in den Tank gedrückt.
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In der dritten Phase (Fig.3), im letzten Teil der Kühlung, steht die
Pumpe 3, während die Pumpe 9 läuft. Die Ventile 8 und i i sind geöffnet; Ventil
i i ist nach unten geöffnet; die Ventile 7 und io sind geschlossen. In Richtung
der gestrichelten Linien wird jetzt kaltes Wasser durch den Autoklauen in ein Ablaufrohr
gepumpt. Die Entleerung des Autoklauen findet nach abgeschlossener Kühlung durch
den Hahn io statt.