EA004030B1

EA004030B1 - Способ стерилизации и/или пастеризации среды для выращивания и устройство для его осуществления

Info

Publication number: EA004030B1
Application number: EA200200821A
Authority: EA
Inventors: Франс Ванденхове
Original assignee: Франс Ванденхове
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2003-12-25
Also published as: EP1251879B1; FR2804327A1; DE60104089D1; WO2001056617A1; PL356419A1; HUP0203779A2; ES2222978T3; AU2001233512A1; EP1251879A1; CA2396715A1; US20030099568A1; DE60104089T2; JP2004503262A; CZ20022563A3; EA200200821A1; HUP0203779A3; PL196568B1; CN1400911A; ATE270117T1

Abstract

Изобретение касается однородной, по меньшей мере, частичной стерилизации или однородной полной пастеризации субстанции. На первом этапе осуществления способа субстанцию загружают через загрузочную область герметически закрываемого полого резервуара со стороны первого торца резервуара. Жидкость для увлажнения упомянутой субстанции можно подавать в резервуар, причем резервуар дополнительно снабжен средством, по меньшей мере, для частичной стерилизации или пастеризации увлажненной субстанции. На втором этапе субстанцию пропускают через ограниченную зону транспортирования в направлении передней зоны устройства до тех пор, пока она не достигнет другого его торца. На третьем этапе субстанцию пропускают через зону транспортирования в направлении заднего торца резервуара так, чтобы вернуть субстанцию в первую зону, причем зоны транспортирования в направлении передней зоны и в направлении задней зоны отделены друг от друга трубчатой стенкой. Во время возвратного транспортирования субстанция может быть подвергнута перевалке. Второй и третий этапы повторяют столько раз, сколько необходимо для того, чтобы достигнуть однородной и, по меньшей мере, частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации упомянутой субстанции. Предложено также устройство для осуществления способа. Устройство предназначено для стерилизации или пастеризации органической субстанции, например, среды для выращивания растений или грибов.

Description

Настоящее изобретение относится к способу по меньшей мере частичной стерилизации или пастеризации материала, особенно органического материала, например среды для выращивания и питательных слоев, в частности, для растений и грибов, но также и других типов отходов, например отходов больниц, и к оборудованию для осуществления способа.

Предпосылки к созданию изобретения

Грибы (культивированные или дикорастущие) и некоторые растения, в частности, овощи (например, цикорий-эндивий, томаты), фрукты (например, малину, киви) и фруктовые деревья, обычно выращивают путем высаживания их в грунт, например, среду для выращивания или питательный слой для поддержания их роста или, в случае семян растений, для их проращивания. В качестве такой субстанции можно использовать большой ряд разнообразных органических веществ, например, торф, землю, опилки, солому, отходы растений (зерно, древесину), древесную щепу (например, обрезки изгородей), зерновые (например, пшеницу, рожь, просо) и т.п. Белые грибы также обычно растут на верхнем слое питательной среды, например, торфа. Обычно необходимо по меньшей мере частично стерилизовать или полностью пастеризовать субстанцию перед ее использованием для того, чтобы уничтожить вредные бактерии, зародыши, микробы, микроорганизмы, червей и другие нежелательные инфекционные объекты, которые могут загрязнять грибы и/или растения, выращиваемые на этой среде. Необходимо также охладить упомянутую субстанцию после стерилизации или пастеризации так, чтобы ее можно было упаковывать в стерильном состоянии или, в случае грибов, засеивать.

Известны различные способы и устройства для стерилизации или пастеризации органических субстанций. Обычно желательно пастеризовать органический материал, в то же время сохраняя или обеспечивая определенное содержание влаги в нем. В патенте США № 4915606 описано простое устройство, которое включает помещение среды для выращивания в паровую печь. Это устройство требует затраты значительного времени, прежде чем осуществится стерилизация середины достаточно больших кусков обрабатываемой среды. Было бы лучше разламывать куски среды для выращивания и постоянно их перемешивать. Эти действия были предприняты частично в способе, описанном в Бельгийском патенте № ВЕ 890468. В нем предложено использовать простой вращаемый барабан для перевалки материала. Для обеспечения более активного перемешивания было предложено дополнение в виде внутреннего шнека (см. Английский патент СВ 2002645, Немецкие патенты БЕ 4315660 и БЕ 699387). Дальнейшее усовершенствование описано в Европейском патенте ЕР 276645, в котором определенным образом расположенный шнек вращают в желобе, а материал можно выгружать из наружного полого барабана путем реверса направления вращения шнека.

Никакая из перечисленных выше установок не обеспечивает возможность удовлетворительной воспроизводимости равномерности стерилизуемой или пастеризуемой среды для выращивания. Отсутствует гарантия того, что не остаются малые объемы обработанного материала, которые все еще не достаточно пастеризованы.

Альтернативное решение заключается в том, что следует попробовать обработать материалы внутри длинной трубы, снабженной внутренним шнеком, как описано в Европейском патенте ЕР 931553, патенте США № 5406747 или Японском патенте 1Р 4045719. При применении такого устройства можно гарантировать, что материал проходит вдоль четко определенного тракта и постоянно перемешивается ведущим шнеком. Недостатком этого решения является то, что требуются очень длинная труба (или трубы) или очень низкая скорость пропуска, если необходимо существенное количество времени для стерилизации или пастеризации. Такая длинная труба не удобна для применения в условиях тесного производственного пространства, часто характерного для малых и средних предприятий. В качестве частичного решения этих проблем в заявке XVО 98/48853 предложено использование двух труб, расположенных под углом друг к другу, и поддерживающей камеры, расположенной в месте соединения двух труб, для обеспечения времени для вылеживания материала. Вся машина все равно занимает большое пространство при очень маленьком объеме камеры, и поэтому обладает низкой производительностью. Из-за большой площади открытой нагреваемой поверхности, происходит большая потеря тепла, в результате чего имеет место низкая эффективность использования тепла.

Целью настоящего изобретения является решение упомянутых выше проблем простым и надежным способом и без обращения к дорогостоящему или сложному в обслуживании устройству, несмотря на то, что огромное разнообразие неудачных известных решений не дает четкого определения предпочтительного направления развития.

Следовательно, первой целью настоящего изобретения является создание простого, надежного (обеспечивающего воспроизводимость результатов) и эффективного (обеспечивающего высокую производительность при минимальной затрате времени) способа получения субстанции, например, среды для выращивания растений и грибов, которая по меньшей мере частично стерилизована или полностью пастеризована. Стерилизованную или пастеризованную субстанцию затем охлаждают для упаковки или засеивания ее в стерильном состоянии.

Второй целью настоящего изобретения является создание оборудования для получения по меньшей мере частично стерилизованной или пастеризованной субстанции, например, среды для выращивания растений и грибов, которое можно экономически эффективно изготавливать, технически обслуживать и эксплуатировать. Более конкретно, цель настоящего изобретения заключается в создании устройства, имеющего простую конструкцию и потребляющего меньше энергии при эксплуатации.

Краткое описание изобретения

Было установлено, что адекватная пастеризация не может быть достигнута, если время обработки (продолжительность процесса) среды для выращивания колеблется в значительной степени от одной порции к другой при одинаковой массе порций. Автором настоящего изобретения впервые установлена причина, по которой коммерчески доступные роторные машины страдают от этой проблемы, и выдвинуто решение, которое было широко опробовано. Конструкция этого коммерчески поставляемого оборудования такова, что некоторые части материала, который следует обрабатывать, испытывают различный уровень пастеризации или стерилизации, например, меньшее время пастеризации, чем другие. Последствия выражаются в неполной пастеризации этих частей и плохом качестве (неоднородности) соответствующего обработанного материала.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения создан периодичный, или парционный способ однородной и по меньшей мере частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации субстанции, при котором

- на первом этапе упомянутую субстанцию загружают в полый резервуар, причем полый резервуар оснащен средствами для по меньшей мере частичной стерилизации или пастеризации субстанции;

- на втором этапе полый резервуар вращают и подают тепловую энергию к субстанции, причем во время вращения резервуара субстанцию транспортируют к торцу резервуара в первом направлении по трубчатой секции, расположенной в полом резервуаре, причем трубчатая секция имеет первый и второй концы;

- на третьем этапе субстанцию выгружают из второго конца трубчатой секции во вращаемый полый резервуар и транспортируют во втором направлении, противоположном первому направлению, в полом резервуаре до тех пор, пока она не достигнет первого конца трубчатой секции, причем субстанцию, транспортируемую в первом направлении, отделяют от субстанции, транспортируемой во втором направлении, с помощью стенки трубчатой секции; и

- второй и третий этапы повторяют для достижения однородной и по меньшей мере частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации упомянутой субстанции.

Субстанцию предпочтительно подают с торца полого резервуара рядом с первым концом трубчатой секции. Жидкость для увлажнения упомянутой субстанции можно по выбору подавать в субстанцию или вводить вместе с субстанцией по мере ее подачи в резервуар. Полый резервуар можно герметически закрыть на время обработки, что позволяет создавать давление в резервуаре. Для извлечения обработанной субстанции предпочтительно выполнять после ее обработки этап внутреннего или внешнего охлаждения, после чего ее выгружают из установки для последующей упаковки в стерильном состоянии или, если субстанция является средой для выращивания грибов, для засеивания в стерильной камере. В предпочтительном варианте исполнения способа согласно изобретению стерилизованную или пастеризованную среду для выращивания грибов можно засеить внутри устройства после того, как она была охлаждена, перед этапом выгрузки ее из упомянутой машины.

В первом предпочтительном варианте выполнения способа согласно изобретению транспортирование в первом и втором направлениях производят концентрично, а более конкретно, соосно с осью вращения резервуара. В другом предпочтительном варианте исполнения способа первый конец трубчатой секции снабжен отверстием для предоставления доступа субстанции к транспортирующему устройству в трубчатой секции и, следовательно, для передачи ее в трубчатую секцию. Это отверстие может быть выполнено в виде верхней части желоба, которым частично окружено транспортирующее устройство. Желоб и трубчатую секцию предпочтительно выполняют соосными. Длина отверстия сверху желоба в сравнении с длиной трубчатой секции такова, что достигается однородная пастеризация. Длиной этого отверстия определяют легкость доступа в трубчатую секцию и поэтому можно определять продолжительность обработки в трубчатой секции и/или в полом резервуаре.

В зависимости от заданной температуры пастеризации и по выбору - от высоты, на которой осуществляют способ, второй и третий этапы способа согласно изобретению предпочтительно выполняют при давлении, слегка превышающем атмосферное давление. Простой способ достижения этого заключается в подаче увлажняющей жидкости в полый резервуар в герметически закрытом состоянии перед нагревом, так как пар, получающийся в результате нагрева жидкости, вызовет повышение давления в резервуаре. Однако для экономии времени предпочтительно вводить увлажняющую жидкость при высокой температуре - это сокращает время нагрева вначале процесса и, следовательно, сокращает общее время процесса. Например, если используют воду, то целесообразно с самого начала подавать в резервуар кипящую воду.

В предпочтительном варианте реализации способа согласно изобретению трубчатую секцию предпочтительно располагают соосно с осью вращения резервуара и в трубчатой секции размещают транспортирующее устройство, например, транспортирующий шнек. В контексте настоящего изобретения словосочетание «трубчатая секция» означает любую трубу, независимо от формы ее поперечного сечения (треугольной, квадратной, прямоугольной, пятиугольной, шестиугольной, круглой, овальной, эллиптической, многоугольной или любой другой). Стенка трубчатой секции, если требуется, может быть выполнена перфорированной, при условии что число и/или размер отверстий не влияли на основную функцию секции, которая заключается в отделении потоков материала в первом и втором направлениях; например, отверстия не должны быть таким, чтобы допустить существенное смешивание двух потоков. Трубчатую стенку предпочтительно выполняют с поперечным сечением, при котором исключают забивание трубчатой секции. Например, трубчатая секция может иметь поперечное сечение с острыми краями или буртиками на внутренней стороне стенки, для предотвращения прилипания (нециркуляции) субстанции в трубчатой секции.

Транспортирующее устройство в трубчатой секции предпочтительно делают таким, чтобы можно было реверсировать направление его движения, например, движения транспортирующего шнека. Скорости вращения полого резервуара, с одной стороны, и транспортирующего устройства в трубчатой секции, с другой стороны, могут быть одинаковыми или различными, но предпочтительно должны быть устанавливаемы в исходное состояние. Кроме того, скорость транспортировки, обеспечиваемую транспортирующим устройством внутри трубчатой секции, можно варьировать в ходе процесса и, в частности, транспортировка может быть остановлена, если оператор машины удовлетворен достигнутой однородностью субстанции. Однако скорость вращения (выражаемая в оборотах в минуту - об./мин) резервуара наиболее часто регулируют так, чтобы она была меньше, чем скорости транспортирующего устройства. Только например скорость вращения резервуара может составлять от 0,5 об./мин до приблизительно 5,0 об./мин, а скорость транспортирующего устройства может доходить приблизительно до 100 об./мин в зависимости от различных факторов, например, от его диаметра. Средства для по меньшей мере частичной стерилизации или пастеризации субстанции предпочтительно помещают в части аппарата так, чтобы по меньшей мере частичная стерилизация или пастеризация начиналась по меньшей мере во время третьего этапа способа согласно изобретению, но предпочтительно - раньше, т.е. во время второго этапа. Например, этого обычно достигают путем использования оборудования для поддержания температуры стерилизации или пастеризации на внутренней стенке полого резервуара и/или на/или/в самой трубчатой секции, как описано более подробно ниже. Однако можно использовать и другое оборудование, например, с применением инжекции пара.

Геометрические размеры, в частности, продольные и поперечные размеры, например, длину и диаметр, - в случае полого резервуара или ширину различных компонентов устройства, и скорости вращения резервуара и транспортирующего устройства внутри его, предпочтительно выбирают так, чтобы работать в связке, чтобы время, в течение которого каждую фракцию субстанции эффективно подвергают стерилизации или пастеризации было одинаковым в каждой части машины в течение всего процесса обработки, таким образом обеспечивая однородность качества готового продукта.

В контексте настоящего изобретения словосочетание «увлажняющая жидкость» означает газообразное или предпочтительно жидкое вещество,- которое можно смешивать с субстанцией и которое, будучи равномерно смешанным с субстанцией, может составлять среду, которая может быть полностью пастеризована или по меньшей мере частично стерилизована. Например, жидкость может быть водой при температуре приблизительно 5-95°С или паром. Количество используемой увлажняющей жидкости определяется природой субстанции (которая варьируется в значительной степени от одной среды для выращивания до другой), содержанием влаги в субстанции до того, как ее загрузили в герметично закрытую вращаемую установку, и текстурой, требуемой для легкой транспортировки субстанции, увлажненной в упомянутой установке. В качестве примера, можно сказать, что количество введенной увлажняющей жидкости должно быть предпочтительно таким, чтобы доля сухого материала в плотно закрытой вращаемой машине составляла приблизительно 20-60 мас.%, т.е. чтобы соотношение масс воды и субстанции составляло приблизительно от 2:3 до 4:1. В зависимости от природы субстанции, которую следует обработать, в соответствии со способом согласно изобретению не всегда необходимо использовать условия, обеспечивающие полную стерилизацию.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения создано устройство для по меньшей мере частичной стерилизации или пастеризации субстанции, например, среды для выращивания растений или грибов, содержащее

- полый резервуар, который можно вращать относительно оси вращения, например, горизонтальной или квазигоризонтальной оси, причем резервуар снабжен средством для по меньшей мере частичной стерилизации или полной пастеризации субстанции;

- отверстие для загрузки субстанции в резервуар (например, из бункера или путем использования обычной транспортной системы);

- транспортирующее устройство для транспортирования субстанции, проходящее по существенной части внутренности полого резервуара;

- трубчатую стенку, окружающую транспортирующее устройство вдоль по меньшей мере существенной части его длины для того, чтобы отделить транспортирование субстанции к одному торцу резервуара в первом направлении транспортирующим устройством от транспортирования субстанции внутри полого резервуара в направлении, противоположном первому направлению.

Под словами «существенная часть» понимается по меньшей мере 25%, предпочтительно 30% или более, например, 50%. Кроме того, резервуар может быть снабжен средством для подачи увлажняющей жидкости в резервуар. Резервуар предпочтительно снабжен средством для выгрузки субстанции после обработки. Резервуар может быть также герметично закрыт во время процесса обработки, например, посредством затвора, расположенного у одного торца резервуара (предпочтительно того же торца, с которого производят загрузку), чтобы загружать субстанцию и/или разгружать пастеризованную или стерилизованную субстанцию.

По соображениям эффективности трубчатая стенка и полый резервуар выполнены удлиненными и, например, цилиндрическими или квазицилиндрическими, в виде параллелепипеда или квазипараллелепипеда, и способ согласно изобретению предпочтительно осуществляют при расположении оси вращения резервуара по существу в горизонтальном направлении или с наклоном менее 25°, например, под углом 5° или 10° вниз к первому концу трубчатой секции.

Как сказано ранее, в отношении части способа, составляющего первый аспект настоящего изобретения, отделительная стенка описанного выше оборудования является трубчатой стенкой, например, трубчатым каналом, имеющим продольную ось, параллельную оси вращения резервуара или соосную с ней, и отделяющим зону транспортирования для транспортирования субстанции внутри трубчатого канала, с одной стороны, и зону транспортирования для транспортирования субстанции вне трубчатого канала в обратном направлении, между трубчатой стенкой и внутренней стенкой резервуара, с другой стороны.

Средство для подачи увлажняющей жидкости предпочтительно выполняется в форме простого впускного патрубка для упомянутой жидкости внутри резервуара, например, патрубка, расположенного у торца резервуара, противоположного средству для загрузки и выгрузки субстанции. Средство для по меньшей мере частичной стерилизации или полной пастеризации субстанции может быть выполнено, например, в виде по меньшей мере одной оболочки для циркуляции горячей жидкости, например, пара или воды, температуру которых поддерживают, например, на уровне приблизительно 60-140°С, расположенной вдоль стенки резервуара. То же средство может быть использовано, после завершения стерилизации или пастеризации субстанции, для охлаждения стерилизованной или пастеризованной субстанции посредством циркуляции холодной жидкости, например, воды при температуре приблизительно 5-30°С (в зависимости от местных климатических условий) в течение времени, необходимого для охлаждения субстанции до температуры, подходящей для упаковки в стерильных условиях или, в случае, если субстанция представляет собой среду для выращивания грибов, для засеивания субстанции.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения транспортирующее устройство проводят через отверстие в торце резервуара. Путем реверса транспортирующего устройства обработанную субстанцию можно выгрузить из резервуара через это отверстие. В другом варианте исполнения настоящего изобретения трубчатая секция, образованная трубчатой стенкой, может быть снабжена средством для стерилизации или пастеризации увлажненной субстанции, например, оболочкой, окружающей упомянутую трубчатую секцию вдоль существенной части ее длины, для циркуляции горячей жидкости, как было сказано выше, для того, чтобы увеличить площадь поверхности контакта и таким образом интенсифицировать передачу тепла между субстанцией, которую следует стерилизовать или пастеризовать, и упомянутой горячей жидкостью и, следовательно, чтобы повысить эффективность действия аппарата. Оболочка для циркуляции горячей жидкости вокруг трубчатой секции может быть, если это необходимо, сообщена с оболочкой на стенке резервуара для стерилизации или пастеризации увлажненной субстанции, или может даже заменять ее.

Согласно настоящему изобретению транспортирующее устройство может быть транспортирующим шнеком или спиральным конвейером. Согласно настоящему изобретению транспортирующее устройство предпочтительно оснащено средством для реверсирования направления движения, например, двигателем, в частности, реверсивным электрическим или гидравлическим двигателем.

Согласно настоящему изобретению способ однородной и по меньшей мере частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации субстанции можно также выполнять периодически, или партионно, причем в этом случае

- на первом этапе упомянутую субстанцию загружают в полый резервуар, причем полый резервуар оснащен средством для по меньшей мере частичной стерилизации или пастеризации субстанции;

- на втором этапе субстанцию транспортируют к торцу резервуара в первом направлении через трубчатую секцию, расположенную внутри полого резервуара, причем трубчатая секция имеет первый и второй концы;

- на третьем этапе субстанцию выгружают со стороны второго конца трубчатой секции в полый резервуар и транспортируют во втором направлении, противоположном первому направлению, в полом резервуаре до тех пор, пока она не достигнет первого конца трубчатой секции, причем субстанцию, транспортируемую в первом направлении, отделяют от субстанции, транспортируемой во втором направлении, посредством стенки трубчатой секции;

- второй и третий этапы повторяют для достижения однородной и по меньшей мере частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации упомянутой субстанции. Потоки материала в первом и втором направлениях предпочтительно концентричны внутри резервуара. Субстанцию предпочтительно диспергируют и распределяют внутри резервуара во втором направлении, например, путем переваливания или активного распределения.

В соответствии с настоящим изобретением также создано устройство для по меньшей мере частичной стерилизации или пастеризации субстанции, например, среды для выращивания растений или грибов, содержащее

- полый резервуар, снабженный средством для по меньшей мере частичной стерилизации или полной пастеризации субстанции;

- отверстие для загрузки субстанции в резервуар (например, с использованием бункера или обычной транспортной системы);

транспортирующее устройство, предназначенное для транспортирования субстанции и проходящее по существенной части внутренности полого резервуара;

- трубчатую стенку, окружающую транспортирующее устройство по меньшей мере по существенной части ее длины, и образующую первую зону транспортирования внутри трубчатой стенки и вторую зону транспортирования между трубчатой стенкой и внутренней стенкой полого резервуара, причем трубчатая стенка приспособлена к тому, чтобы отделять транспортирование субстанции к одному торцу резервуара в первом направлении транспортирующим устройством от транспортирования субстанции внутри полого резервуара в направлении, противоположном первому направлению. Поток материала во втором направлении предпочтительно занимает положение, концентричное относительно потока в первом направлении. Предпочтительно иметь средство для распределения субстанции при транспортировании субстанции во втором направлении, например, для вращения резервуара, чтобы заставлять субстанцию переваливаться, или средства для активного распределения.

Изобретение далее описано со ссылками на прилагаемые чертежи, которые приведены только в виде примера и без намерения ограничить настоящее изобретение.

Краткое описание чертежей на которых фиг. 1 - схематический продольный разрез устройства согласно варианту выполнения настоящего изобретения;

фиг. 2а, 2Ь, 2с, 26 - поперечные сечения частей резервуара, например, трубчатой секции варианта выполнения, представленного на фиг. 1;

фиг. 3 - другой вариант выполнения настоящего изобретения.

Описание примеров вариантов выполнения

Настоящее изобретение описано со ссылками на определенные варианты выполнения и чертежи, но не ограничено ими, а только формулой изобретения. Настоящее изобретение в основном описано со ссылками на обработку пастеризованной среды для выращивания грибов, но настоящее изобретение не ограничено ею и может включать стерилизацию отходов, например, больничных отходов.

Устройство для частичной стерилизации или пастеризации согласно варианту выполнения настоящего изобретения описан со ссылкой на фиг. 1. Устройство включает полый, например, цилиндрический резервуар 1а, который можно вращать относительно по существу горизонтальной или наклонной оси вращения. Его можно вращать с помощью двух пар ведущих колес 15а и 15Ь, закрепленных на соответствующих опорах 18а и 18Ь. Резервуар 1а содержит у одного торца систему, предпочтительно включающую уплотняемый затвор 5 для загрузки материала, который следует стерилизовать или пастеризовать (подаваемого со склада или транспортной системой, например, из бункера, не показан на фиг. 1). Уплотнение между загрузочной системой и резервуаром 1а может быть выполнено с помощью уплотнения 8 вращательного соединения. Транспортирующее устройство, например, винт Архимеда или спиральный транспортер 2, расположенное ниже затвора 5, вращение которого вместе с резервуаром 1а предотвращают с помощью фиксирующих средств, в данном примере -с помощью конуса 19 и герметически уплотненного подшипника 9Ь, закрепленного в упомянутом конусе, простирается почти вдоль всей длины резервуара 1а и вдоль всей длины упомянутой выше загрузочной системы. Это транспортирующее устройство предназначено для контролируемого и регулярного транспортирования материала. Герметически уплотненный подшипник 9Ь поддерживает винт Архимеда 2 в его положении и обеспечивает возможность компенсации какихлибо различий размеров компонентов в продольном направлении. Конец винта Архимеда 2 у того же торца, где находится загрузочная система, приводится во вращение посредством реверсивного гидравлического или электрического двигателя 7. Уплотнение между загрузочной системой и валом, приводимым двигателем 7, обеспечивают с помощью уплотнения 9а вращательного соединения с подшипником. Цилиндрический желоб 3 расположен соосно с архимедовой спиралью 2 и имеет несколько больший радиус, чем винт Архимеда 2, и предназначен для приема материала, который следует стерилизовать или пастеризовать, подаваемого через загрузочную систему. Желоб 3 прикреплен к остову 14 фиксирующими средствами 20. Трубчатый канал 4, прикрепленный к резервуару 1а фиксирующими средствами 21а и 21Ъ, расположен соосно с винтом Архимеда 2 и его радиус по меньшей мере равен радиусу желоба 3. Трубчатый канал 4 проходит вдоль существенной части длины резервуара 1а и может слегка выступать за конец желоба 3. Желоб открыт сверху, причем длина этого отверстия предпочтительно меньше длины трубчатого канала.

Кроме того, стенка резервуара 1а может иметь оболочку 1Ъ для циркуляции воды или пара, или другой нагревательной жидкости, например, горячего масла. Оболочку предпочтительно изготавливают из коррозионностойкого материала в зависимости от состава, температуры и качества циркулирующей жидкости. Оболочка 1Ъ снабжена впуском 11, например, соединенным с системой подачи воды, и выпуском 12, расположенным на том же или на другом торце резервуара 1а. Их обычно располагают на противоположном торце от места загрузки материала, который следует стерилизовать или пастеризовать. Уплотнение между системой (10, 11, 12) циркуляции/инжекции жидкости и резервуаром 1А выполнено в виде уплотнения 13 вращательного соединения, изготовленного из материала, способного противостоять температуре циркулирующей жидкости в течение продолжительного времени. К числу подходящих материалов можно отнести натуральный каучук, бутиловый каучук, политетрафторэтилен (например, Тефлон®), бронзу или керамику. Аппарат согласно изобретению, кроме того, содержит патрубок 10 для подачи жидкости внутрь резервуара 1а, причем упомянутый патрубок предпочтительно располагают у торца резервуара 1а, противоположного торцу, где производят загрузку материала, который следует стерилизовать или пастеризовать, т. е. рядом с впуском 11 и выпуском 12 для циркуляции нагревательной жидкости. Наконец, на фиг. 1 показаны две пары загрузочных датчиков 16а и 16Ъ для взвешивания воды и среды для выращивания, которую следует обрабатывать в резервуаре. Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на обогревательную оболочку 1Ъ, могут быть использованы другие нагревательные системы, например, инжекция пара, инфракрасные нагреватели или прямой электрический нагрев с использованием нагревательных элементов, прикрепленных к стенке резервуара.

Винт Архимеда 2 вращается внутри трубчатого канала 4, причем он вращается в то же самое время, когда и резервуар 1а, тогда как желоб 3 остается неподвижным. Трубчатый канал 4 образован стенкой, представляющей собой разделитель между зоной транспортирования вперед (внутри канала) и зоной транспортирования назад (снаружи канала, между ним и внутренней стенкой оболочки 1Ъ для циркуляции воды). Стенка, образующая трубчатую секцию, может быть сплошной или перфорированной. Однако, если она перфорирована, то количество и/или размеры отверстий предпочтительно не должны оказывать влияния на основную ее функцию: отделение материала, транспортируемого в направлении к переднему и заднему торцам устройства, например, отверстия не должны допускать существенного смешивания этих двух потоков. Отверстия должны предпочтительно быть достаточно маленькими, чтобы материал не переходил из трубчатого канала в резервуар в то время, пока он не достигнет конца трубчатого канала 4. Подробно поперечное сечение трубчатой секции и желоба показаны на фиг. 2а, 2Ъ, 2с. Как показано на фиг. 2Ъ, поперечное сечение трубчатой секции может быть снабжено рифлями или другими острыми краями для предотвращения забивания спирали 2 в трубчатой секции.

Второй герметически уплотняемый затвор 6, расположенный около герметически уплотняемого затвора 5 системы загрузки и ниже винта Архимеда 2, используют для выгрузки стерилизованного или пастеризованного материала из резервуара после его охлаждения до температуры окружающей среды путем реверсирования направления вращения архимедова винта. Материал может быть выгружен в стерильную емкость 17, из которой с помощью транспортной системы (не показана на фиг. 1) ее можно транспортировать к упаковочному устройству, например, упаковочной машине. Уплотнение 8 вращательного соединения, затворы 5, 6 и желоб 3 могут быть изготовлены в виде одной части оборудования. В вариантах этого выполнения, не показанных на фиг. 1, патрубок 10 для впуска горячей жидкости может быть расположен в другом месте, например, между герметически уплотняемыми затворами 5 и 6.

Устройство работает следующим образом. На первом этапе увлажняющую жидкость, например, горячую воду, количество и температуру которой определяют заранее, в зависимости от природы и влажности материала, который следует обрабатывать, подают в резервуар 1а по патрубку 10, а увеличение массы определяют с помощью пар датчиков веса 16а и 16Ъ. В это время горячую воду или, где их лучше применять, пар, горячее масло или другие горячие жидкости, подают через впуск 11 для воды и обеспечивают их циркуляцию в оболочке 1Ь в направлении выпуска 12. На втором этапе твердый материал, который следует по меньшей мере частично стерилизовать или пастеризовать, например, среду для выращивания растений или грибов, загружают в резервуар 1а через герметически уплотняемый затвор 5 с помощью транспортирующей системы (не показана на фиг. 1). В это же время пускают двигатель 7 для привода винта Архимеда винта 2 в таком направлении вращения, чтобы материал подавался от области загрузки в резервуар и по направлению к отдаленному его торцу. Винт при вращении захватывает и транспортирует материал, который только что был загружен, в направлении желоба 3 и по самому желобу, а затем к/и по трубчатому каналу 4. У отдаленного конца трубчатого канала 4 около впускного патрубка 10 материал выгружают в полое пространство резервуара. Затем материал понуждают следовать в противоположном направлении, т.е. транспортируют в направлении к заднему торцу по существенной части кольцевого объема между трубчатым каналом 4 и стенкой оболочки 1Ь, посредством вращения последней. На внутренней стенке полого резервуара может быть размещено дополнительное транспортирующее средство, например, спирально наклоненные лопасти 22, для помощи в этом транспортировании назад. Движение в обратном направлении предпочтительно производят контролируемым и регулярным способом. Кроме того, это второе транспортирующее устройство должно предпочтительно обеспечивать переваливание материала. Когда материал достигает первого торца резервуара 1а, он попадает в желоб 3 через отверстие сверху. Этому переходу можно способствовать вспомогательными средствами, например, лопастями 23, показанными схематически на поперечном сечении на Фиг. 26. В кольцевом объеме между трубчатым каналом и внутренней стенкой резервуара, который может быть назван «зоной транспортирования к заднему торцу», температуру увлажненного твердого материала изменяют до/или поддерживают на уровне, пригодном для него, чтобы его можно было стерилизовать или пастеризовать горячей водой, паром, маслом или другой горячей жидкостью, циркулирующей в оболочке 1Ь. У конечной точки этого перемещения и благодаря вращению резервуара 1а, возвращаемый материал, стерилизуемый или пастеризуемый, падает в желоб 3, где винтом Архимеда 2 его транспортируют обратно в направлении переднего торца резервуара 1а, таким образом обеспечивая рециркуляцию материала. Таким образом, твердый материал постоянно и полностью перемешивают в резервуаре 1а, в частности, путем сбрасывания в желоб 3 и транспортирования вперед винтом 2 внутри трубчатого канала 4, в то же время подвергая стерилизации или пасте ризации под действием выбранных температуры и продолжительности обработки. В соответствии с отличительной особенностью настоящего изобретения материал транспортируют в трубчатом канале на первом этапе и затем возвращают перевалочным способом к начальной точке трубчатого канала, где материал не может попасть в трубчатую секцию и, следовательно, не может пройти «коротким путем». Это сочетание обеспечивает однородную стерилизацию и пастеризацию, потому что весь материал понуждают пройти один и тот же путь. При этом резервуар имеет небольшие размеры, что обеспечивает эффективное использование всего объема и позволяет поддерживать на минимальном уровне площадь нагреваемой поверхности.

В зависимости от природы обрабатываемого твердого материала, когда считают, что стерилизация или пастеризация полностью завершена, горячую жидкость, циркулирующую в оболочке 1Ь, заменяют холодной жидкостью, при этом резервуар 1а продолжают вращать, если это необходимо. В результате происходит охлаждение стерилизованного или пастеризованного материала до его выгрузки или, в случае обработки среды для выращивания грибов, перед засеиванием ее в стерильных условиях обычным количеством семян грибов - приблизительно в количестве 0,5-5,0 мас.% среды для выращивания грибов. Одна отличительная особенность настоящего изобретения заключается в наличии этапа охлаждения, выполняемого в герметически закрытом резервуаре 1, это - этап охлаждения в стерильных условиях.

Двигателем 7 затем реверсируют направление вращения архимедового винта 2 для транспортирования стерилизованного или пастеризованного и охлажденного материала из желоба 3 в стерильную емкость 17 через затвор

6. Вращением резервуара и действием винта 2 в противоположном направлении весь материал выгружают из резервуара.

В качестве альтернативы вариантам исполнения, которые только что были описаны, можно также, без отступления от определенного объема настоящего изобретения, увлажнить субстанцию, которую следует стерилизовать или пастеризовать, перед тем, как подавать ее в резервуар 1а через герметически уплотняемый затвора 5, или между герметически уплотняемым затворами 5 и 6, причем в этом случае патрубок 10 для подачи жидкости не используют и его можно исключить.

Хотя изобретение показано и описано со ссылками на предпочтительные варианты исполнения, специалистам в данной области должно быть понятно, что могут быть произведены различные изменения и модификации формы и деталей без отступления от объема и сущности настоящего изобретения. Например, резервуар можно подвергать повышенному давлению во время обработки, например, путем подачи сжатого воздуха или герметизации резервуара во время нагревания, в результате чего автоматически повышается давление.

Другой вариант выполнения настоящего изобретения описан со ссылками на фиг. 3. Так как один пример настоящего изобретения описан подробно, то ниже описаны только существенные элементы другого варианта выполнения. Аппарат содержит полый резервуар, снабженный наружной стенкой 31, которая может содержать, особенно в вертикальных секциях, конструкцию с элементами 31а, 31Ь в виде двойных стенок. Пространство между этими стенками 31а, 31Ь может быть использовано для циркуляции нагревающей или охлаждающей жидкости. Могут быть предусмотрены соответствующие трубки для жидкости, насосы и нагреватели. В центре резервуара расположена вертикальная трубчатая секция 34, с помощью которой делят резервуар на две части: наружную зону транспортирования между трубчатой секцией 34 и внутренней трубчатой секцией, которая образует вторую зону транспортирования. В трубчатой секции расположено транспортирующее устройство, например, шнек 32. Шнеком 32 транспортируют субстанцию от основания резервуара к выпускной точке вблизи верха резервуара. Трубчатую секцию 34 можно нагревать отдельно, например, с помощью электрических нагревательных элементов или потоком нагреваемых жидкостей в стенке трубчатой секции. Субстанцию можно подавать через герметически уплотняемый затвор 35, расположенный в верхней части резервуара.

В трубчатой секции 34 субстанцию подвергают сжатию до определенной степени. Чтобы разрыхлить субстанцию и обеспечить возможность лучшей пастеризации, распределитель 33 субстанции размещен как раз ниже верха трубчатой секции 34. Распределитель 33 содержит ряд лопастей 37, расположенных радиально, которые приводят во вращение, например, кольцевым двигателем. Этими лопастями 37 бьют по падающей субстанции, разбивают ее и отбрасывают к внутренней стенке резервуара 31. Такими средствами обеспечивают действие, сходное с тем, которое производят путем перевалки в первом варианте исполнения.

Субстанция падает на дно резервуара и повторно попадает в трубчатую секцию. У основания резервуара может быть оборудовано дополнительное транспортирующее устройство (не показано) для транспортировки субстанции из наружной части резервуара в центральную.

После пастеризации в пространство между стенками 31а, 31Ь можно подать охлаждающую жидкость и по выбору - в стенки трубчатой секции, для охлаждения субстанции в герметически закрытом аппарате в стерильных условиях.

Для разгрузки резервуара может быть открыт второй затвор 36, расположенный у дна и предпочтительно в центре резервуара. Шнек 32 можно реверсировать для того, чтобы способствовать удалению обработанной субстанции из резервуара. Основание резервуара может быть вообще выполнено с уклоном вниз к центру, например, в форме конуса, для того, чтобы способствовать удалению субстанции.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Периодический, или партионный, способ, по меньшей мере, частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации субстанции, при котором на первом этапе упомянутую субстанцию загружают в полый резервуар, причем полый резервуар оснащен средствами, по меньшей мере, для частичной стерилизации или пастеризации субстанции, на втором этапе полый резервуар вращают и подают тепловую энергию к субстанции, причем во время вращения резервуара субстанцию транспортируют к торцу резервуара в первом направлении по трубчатой секции, расположенной в полом резервуаре, причем трубчатая секция имеет первый и второй концы, на третьем этапе субстанцию выгружают из второго конца трубчатой секции во вращаемый полый резервуар и транспортируют во втором направлении, противоположном первому направлению, в полом резервуаре до тех пор, пока она не достигнет первого конца трубчатой секции, причем субстанцию, транспортируемую в первом направлении, отделяют от субстанции, транспортируемой во втором направлении, с помощью стенки трубчатой секции; и второй и третий этапы повторяют для достижения однородной и, по меньшей мере, частичной стерилизации или однородной и полной пастеризации упомянутой субстанции.
2. Способ по п.1, при котором второй этап выполняют путем транспортирования субстанции в первом направлении в трубчатой секции с помощью транспортирующего устройства, расположенного, по существу, внутри упомянутой трубчатой секции.
3. Способ по п.2, при котором субстанцию выгружают из резервуара путем реверсирования направления действия транспортирующего устройства.
4. Способ по любому из пп.1-3, при котором во время транспортирования во втором направлении субстанцию подвергают перевалке.
5. Способ по любому из пп.1-4, при котором однородно полностью пастеризованную или, по меньшей мере, частично стерилизованную субстанцию подвергают этапу охлаждения в резервуаре.
6. Способ по любому предыдущему пункту, дополнительно включающий этап введения жидкости для увлажнения упомянутой субстанции.
7. Способ по п.6, при котором количество увлажняющей жидкости, вводимой на первом этапе, таково, что концентрация сухого материала в герметически уплотненной вращаемой машине составляет 20-60 мас.%.
8. Способ по любому предыдущему пункту, при котором полый резервуар герметически закрывают во время стерилизации или пастеризации.
9. Способ по любому предыдущему пункту, при котором субстанция является органическим материалом.
10. Способ по п.9, при котором субстанция является средой для выращивания или питающей средой.
11. Способ по п.10, при котором среду для выращивания засеивают внутри резервуара после ее охлаждения перед этапом выгрузки из резервуара.
12. Устройство, по меньшей мере, для стерилизации или пастеризации субстанции, содержащее полый резервуар, который можно вращать относительно оси вращения, причем резервуар снабжен средством, по меньшей мере, для частичной стерилизации или полной пастеризации субстанции, отверстие для загрузки субстанции в резервуар, первое транспортирующее устройство для транспортирования субстанции, проходящее по существенной части внутренности полого резервуара, трубчатую стенку, окружающую первое транспортирующее устройство и предназначенную для отделения транспортирования субстанции транспортирующим устройством к одному торцу резервуара в первом направлении от транспортирования субстанции внутри полого резервуара в направлении, противоположном первому направлению.
13. Устройство по п.12, в котором трубчатая стенка проходит, по меньшей мере, вдоль большей части длины первого транспортирующего устройства.
14. Устройство по п.12 или 13, дополнительно содержащее средство для подачи увлажняющей жидкости в резервуар.
15. Устройство по любому из пп.12-14, дополнительно содержащее средство для выгрузки субстанции из резервуара.
16. Устройство по п.15, в котором средство для выгрузки содержит реверсивный привод первого транспортирующего устройства.
17. Устройство по любому из пп.12-16, в котором резервуар снабжен средством для герметического уплотнения во время обработки.
18. Устройство по любому из пп.12-17, в котором трубчатая стенка и полый резервуар выполнены удлиненными, цилиндрическими или квазицилиндрическими, в виде параллелепипеда или квазипараллелепипеда.
19. Устройство по любому из пп.12-18, в котором трубчатая стенка содержит средство для предотвращения забивания субстанции внутри трубчатой стенки.
20. Устройство по любому из пп.12-19, в котором ось вращения резервуара расположена, по существу, горизонтально или наклонно под углом меньше 25°, а предпочтительно меньше 10°.
21. Устройство по любому из пп.12-20, в котором средство для стерилизации или пастеризации субстанции содержит оболочку для циркуляции жидкости вокруг трубчатой стенки и/или кожух для циркуляции на стенке резервуара.
22. Устройство по любому из пп.12-21, в котором первое транспортирующее устройство является винтовым, червячным спиральным конвейером.
23. Устройство по любому из пп.12-22, дополнительно содержащее второе транспортирующее устройство для транспортирования субстанции во втором направлении.
24. Устройство по п.23, в котором второе транспортирующее устройство предназначено для обеспечения переваливания субстанции в резервуаре.
25. Устройство по любому из пп.12-24, в котором первое транспортирующее устройство частично окружено желобом, расположенным соосно с трубчатой стенкой.