ES2332902T3 - Dispositivo y procedimiento para la esterilizacion de medios liquidos mediante irradiacion uv y calentamiento de corta duracion. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la esterilización y, dado el caso, la inactivación vírica de medios de reacción líquidos (1), formado al menos por un reactor de tratamiento térmico (2) que, dado el caso, puede estar ampliado con un segmento de mantenimiento de la temperatura (55), un reactor de irradiación UV (4) y un reactor de enfriamiento (3), caracterizado porque al menos en el reactor de irradiación (4) y el reactor de tratamiento térmico (2) se forma un espacio (8) de esterilización y/o inactivación vírica por el que pasa un medio de reacción (1) mediante un cilindro hueco (5) perfilado helicoidal y deformable que está colocado en arrastre de fuerza sobre un elemento de soporte (6) cilíndrico, recto y rígido, permeable a la energía (7) de esterilización o de inactivación vírica usada.
Description
Dispositivo y procedimiento para la
esterilización de medios líquidos mediante irradiación UV y
calentamiento de corta duración.
La invención se refiere a una técnica para
irradiar con luz UV y esterilizar por calor medios líquidos, en
particular líquidos que contienen microorganismos y/o virus
(alimentos, productos lácteos o de zumo de frutas, productos
químicos o farmacéuticos, vacunas contra virus, principios activos o
proteínas producidas por ingeniería genética, principios activos o
proteínas de animales o plantas transgénicos y plasma sanguíneo o
productos obtenidos a partir de plasma sanguíneo), de forma segura
y poco agresiva para el producto. Una característica común de la
irradiación con luz UV y del tratamiento con calor es el daño no
deseado causado en el producto, que acompaña a la reacción de
inactivación y cuyas dimensiones deben minimizarse mediante medidas
constructivas y técnicas de reacción adecuadas.
El procedimiento para la esterilización de
medios líquidos se basa en la aplicación seguida de los dos pasos
de procedimiento, los tratamientos térmico y UVC (radiación UV de la
categoría C), que, aplicados en combinación, permiten eliminar,
mediante efectos sinérgicos, microorganismos y virus de una forma
especialmente poco agresiva para el producto. Como reactores se
usan canales de flujo helicoidales con un estrecho espectro para el
tiempo de permanencia del producto. Los canales de producto se
generan colocando un elemento tubular flexible ondulado en forma de
espiral sobre un elemento tubular cilíndrico permeable al calor o a
los rayos UV. Para evitar una limpieza difícil de validar, los
reactores helicoidales están construidos de tal manera que se puedan
sustituir después del tratamiento del producto por nuevos reactores
exactamente calificados y esterilizados.
La esterilización de medios líquidos es una
condición previa esencial para el uso de procedimientos de
producción biotecnológicos en las industrias alimentaria y
farmacéutica. El objetivo es la eliminación fiable y prácticamente
completa de los microorganismos y/o virus, manteniendo al mismo
tiempo prácticamente intactas las sensibles sustancias de valor.
Los principales campos de aplicación de los procedimientos de
esterilización son la realización estéril de procesos de
fermentación, la prolongación de la caducidad mediante el envasado
de alimentos estéril y/o pobre en gérmenes, así como la
aplicabilidad farmacéutica de principios activos biológicos de
origen humano o animal, por ejemplo de órganos o plasma sanguíneo.
Para el uso de principios activos biológicos, la FDA
(Administración de Alimentos y Fármacos) exige un proceso de
esterilización debidamente validado, con varios pasos de
inactivación vírica basados en diferentes principios de acción. La
validabilidad de los procedimientos de esterilización supone que
los reactores e instalaciones usados se encuentren en un estado
especificable con exactitud. Debe excluirse la posibilidad de que
se arrastren contaminaciones de un lote de proceso a otro.
Un criterio importante para proteger el producto
es la reducción del tiempo de exposición del producto en la zona de
reacción. Puesto que la duración media necesaria del tratamiento se
fija en función de las partículas que atraviesan más rápidamente la
zona reactiva, se exige una distribución lo más uniforme posible del
tiempo de permanencia dentro de la corriente de producto para
reducir la duración del tratamiento. En la bibliografía [documentos
EP A11339643, EP A11337280, VDI Wärmeatlas] se describe el
comportamiento especialmente favorable del tiempo de permanencia en
canales de flujo helicoidales, provocado por corrientes secundarias
(los denominados remolinos de Dean) (24) que actúan en
perpendicular a la dirección de flujo (fig. 3b, (23)). Según han
mostrado los estudios de inactivación de un virus modelo, se ha
logrado por primera vez realizar un tratamiento uniforme y
exactamente controlable de las soluciones de producto. Durante la
circulación, cada elemento del líquido es conducido a la proximidad
directa de la fuente de tratamiento y, por tanto, es expuesto a la
radiación UV y/o al calor inactivador.
Además de la circulación mejorada, se ha
descubierto que resulta especialmente ventajosa la combinación de
los tratamientos térmico y UV de corta duración realizados en
condiciones adecuadas (temperatura y dosis de irradiación UV).
Mediante la sucesión directa (tratamiento UV de la corriente de
producto tras calentamiento y enfriamiento o tratamiento UV de la
corriente de producto antes del calentamiento y enfriamiento) o
solapante en el tiempo de ambos pasos de procedimiento
(calentamiento de la corriente de producto, tratamiento UV y
enfriamiento) se induce un potencial de inactivación sinérgico
adicional. Sorprendentemente, esto produce una reducción de la
carga energética necesaria y, por lo tanto, una disminución del daño
causado en el producto durante el proceso global, con el mismo
éxito de inactivación. La aplicación de la técnica de esterilización
térmica requiere al menos dos reactores, uno para el calentamiento
y otro para el enfriamiento siguiente. Para mantener constante la
temperatura del producto, opcionalmente se puede conectar entre los
reactores de calentamiento y de enfriamiento un tubo bien aislado
térmicamente como segmento de mantenimiento. En el caso de un
tratamiento UV realizado en el marco del tratamiento térmico, el
reactor UV sirve también de módulo de mantenimiento.
El objeto de la invención es un dispositivo
adecuado para la realización del procedimiento de acuerdo con la
invención, compuesto por al menos un reactor de tratamiento térmico,
dado el caso un segmento de mantenimiento de la temperatura, un
reactor de irradiación UV y un reactor de enfriamiento,
caracterizado porque el espacio de esterilización y/o de
inactivación por el que fluye el medio de reacción (producto) de al
menos el reactor de irradiación y el reactor de tratamiento térmico
se forma mediante un cilindro hueco perfilado helicoidal y
deformable que está colocado en arrastre de fuerza sobre un elemento
de soporte cilíndrico recto y rígido permeable a la energía de
esterilización o de inactivación usada.
Como cilindro hueco helicoidal deformable se usa
preferentemente un tubo flexible ondulado de plástico que en ambos
extremos está unido a cabezas repartidoras para la carga y descarga
del producto.
Se prefiere especialmente un dispositivo
caracterizado porque las cabezas repartidoras presentan un conducto
de alimentación y/o de extracción de producto tangencial o,
preferentemente, radial y sin espacios muertos en la zona de la
ranura anular formada entre la cabeza repartidora y el tubo de
soporte.
Asimismo se prefiere un dispositivo
caracterizado porque las cabezas repartidoras (9, 10) se elaboran a
partir de los extremos del tubo flexible mediante una conformación
térmica posterior del tubo flexible ondulado o, preferentemente, se
fabrican a partir de un material plástico fabricado o procesado
mediante el procedimiento de moldeo por inyección y/o por arranque
de virutas y están unidas en arrastre de fuerza con los extremos
del tubo flexible, ensanchados cilíndricamente, mediante un anillo
tórico de conexión (32, 5, 33) apretado desde fuera.
En una realización preferida, el tubo flexible
ondulado presenta una envoltura exterior o una armadura para la
unión de la parte ensanchada.
La envoltura exterior está formada con especial
preferencia por un tubo flexible de plástico contraíble, por un
tubo deslizado sobre el tubo flexible en espiral o, preferentemente,
por una cubierta cilíndrica dividida en dos, componiéndose la
armadura de una hélice de acero o de plástico.
El reactor UV presenta preferentemente como
fuente de energía uno o varios radiadores UV dispuestos en el
elemento de soporte cilíndrico, y el elemento de soporte se compone
preferentemente de un material permeable a luz UV, por ejemplo
vidrio cuarzoso, y presenta, dado el caso, un tubo flexible ondulado
de plástico.
Asimismo se prefiere un dispositivo
caracterizado porque en las cabezas repartidoras (9, 10) están
insertadas ventanas (64) para vigilar la energía UV irradiada sobre
el producto, que están hermetizadas especialmente mediante un
anillo tórico de conexión (31, 64) dispuesto en las cabezas
repartidoras (9, 10).
En una realización especialmente preferida,
están incorporados en las cabezas repartidoras sensores de UV para
registrar la densidad de la radiación UV irradiada en el espacio de
producto.
El reactor de tratamiento térmico presenta con
especial preferencia un material de tubo permeable al calor, por
ejemplo acero noble como 316L V4A, aceros de
cromo-níquel o acero austenítico, para el tubo de
soporte y un tubo flexible ondulado de plástico. Por plástico se
entiende en el contexto de esta invención preferentemente
politetrafluoroetileno (PTFE), polímeros de perfluoroalcóxido (PFA),
FEP (copolímeros de hexafluoropropileno y tetrafluoroetileno), PVDF
(poli(fluoruros de vinilideno)), ECTFE, así como
polipropilenos y polietilenos.
Para incrementar el transporte de calor de los
medios de acondicionamiento térmico que fluyen por el reactor,
preferentemente está incorporado en el centro del tubo de soporte
del reactor de tratamiento térmico un elemento de inser-
ción para reducir la sección transversal, y por el tubo de soporte puede fluir un medio de acondicionamiento térmico.
ción para reducir la sección transversal, y por el tubo de soporte puede fluir un medio de acondicionamiento térmico.
Los elementos de inserción que reducen la
sección transversal, con uniones abridadas en los extremos,
preferentemente también pueden estar unidos entre sí de forma
separable mediante roscas o, preferentemente, cierres de bayoneta a
modo de tirante, que producen la hermetización del espacio interior
del tubo de soporte.
Se prefiere especialmente una realización que se
caracteriza porque el elemento de inserción presenta un distribuidor
radial para el medio portador de calor.
El elemento de inserción presenta con especial
preferencia un contorno interior helicoidal.
Otra realización preferida del dispositivo se
caracteriza porque el tubo de soporte (62) está cerrado por un lado
y presenta en el lado opuesto abierto del tubo de soporte un
elemento de inserción con un conducto de alimentación y de
extracción para el medio portador de calor.
El elemento de inserción se compone con especial
preferencia de un tubo abridado en el que el conducto de
alimentación para el portador de calor está unido con el interior
del tubo y la descarga se lleva a cabo a través de la ranura entre
el elemento de inserción y el tubo de soporte.
En una variante preferida está dispuesta en el
reactor de tratamiento térmico una fuente de calentamiento por
resistencia eléctrica que está incorporada en el tubo de soporte
(63).
Para mejorar la conductividad térmica de la
ranura anular formada entre la fuente de calentamiento y el tubo de
soporte, la ranura anular está rellena, según una forma preferida,
de un medio de transferencia de calor.
Otra variante preferida del dispositivo se
caracteriza porque el líquido de transferencia de calor desplazado
hacia el tubo de soporte durante la introducción o el funcionamiento
de la fuente de calentamiento se puede recoger en un recipiente
colector unido con el tubo de soporte.
Con especial preferencia, el reactor de
tratamiento térmico presenta en sus zonas de entrada y de salida
sensores de temperatura, por ejemplo sensores de resistencia de
platino PT100, para la determinación de la temperatura del portador
de calor y/o de la temperatura del producto.
También se prefiere especialmente una
realización del dispositivo que se caracteriza porque los sensores
están unidos conforme a la técnica de regulación con reguladores
volumétricos de paso para la corriente del portador de calor y/o la
corriente de producto.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
continuo para la esterilización y, dado el caso, la inactivación
vírica de medios de reacción líquidos, en particular acuosos,
mediante la aplicación combinada de un tratamiento térmico y UV por
irradiación en un dispositivo de acuerdo con la invención,
caracterizado porque el tratamiento térmico del medio de reacción
se lleva a cabo a una temperatura de esterilización de 40ºC a 135ºC,
y la irradiación, a una densidad de irradiación de 5 a 300
W/m^{2}.
El medio de reacción preferentemente se mantiene
hasta 50 s a la temperatura de esterilización.
El calentamiento del medio de reacción a la
temperatura de esterilización y el enfriamiento del medio de
reacción con preferencia se llevan a cabo independientemente en un
plazo de 0,1 a 10 s.
Se prefiere especialmente un procedimiento
caracterizado porque el tratamiento térmico se produce en pasos
sucesivos de calentamiento, mantenimiento de la temperatura y
enfriamiento (3), y el tratamiento UV se realiza en particular
durante el tratamiento térmico.
Para el tratamiento térmico se usan
preferentemente intercambiadores de calor de alta potencia que, con
un valor k de k > 1.000 W/m^{2}\cdotK, permiten calentar y
enfriar la corriente de producto en un tiempo de 0,1 a 10 s.
Asimismo se prefiere para todos o algunos de los
pasos de tratamiento el uso de reactores desechables previamente
esterilizados y limpiados de acuerdo con las buenas prácticas de
fabricación (GMP).
Como dispositivo para la realización de la
esterilización y la inactivación vírica se usan de acuerdo con la
invención reactores con canales helicoidales (8), como se representa
en las figs. 3, 3a y 3b. Los canales se forman colocando un tubo
flexible (5) helicoidal sobre un elemento de soporte (6) cilíndrico.
Mediante una geometría adecuada del tubo flexible (5) ondulado,
cuyo diámetro interior está ligeramente reducido respecto al
elemento de soporte, se genera una unión tensa en arrastre de fuerza
entre los dos elementos del reactor. De este modo se pueden evitar
las corrientes de cortocircuito axiales causadas por ranuras entre
los canales de flujo, que, como demuestran los estudios, tendrían
como consecuencia una gran ampliación de la distribución del tiempo
de permanencia. El flujo de producto está dirigido convenientemente
hacia arriba para evitar una remezcla de la corriente de producto
por burbujas de gas que corren en sentido opuesto. El hinchamiento
del tubo flexible ondulado (5) como consecuencia de la pérdida de
presión creciente en el caso de mayores corrientes de producto no
se desea debido a la formación de corrientes de cortocircuito y se
evita de acuerdo con la invención dimensionando el grosor de pared
del tubo flexible (5) ondulado de forma correspondiente y/o mediante
armaduras metálicas insertadas en el tubo flexible ondulado y/o
mediante una envoltura (21). La configuración de un tubo envolvente
se ha de establecer ventajosamente de tal manera que el diámetro
interior de la envoltura sea ligeramente menor que el diámetro
exterior del tubo flexible, para generar una presión de apriete
adicional sin causar una deformación digna de mención del tubo
flexible. En el caso de pérdidas de presión pequeñas, la
estabilidad de la presión se puede mejorar mediante un tubo flexible
contraíble fácil de colocar sobre el tubo flexible ondulado. Otras
construcciones de la envoltura que también se pueden aplicar después
de la fabricación del módulo se pueden elaborar, por ejemplo, a
partir de semiconchas y múltiples capas enrolladas de plástico
reforzado con fibras de vidrio.
El suministro de energía se lleva a cabo a
través del tubo de soporte (6), realizado para el tratamiento UV
(véase las figs. 4 y 4a) en forma de tubo de cuarzo (65) permeable a
los rayos UV, y para el tratamiento térmico (véanse las figs. 5,
5a, 5b y 5c), en forma de tubo metálico (34) de pared fina y
conductor de calor. En ambos procedimientos de esterilización se
forman depósitos sobre las superficies del elemento de soporte
usadas para el suministro de energía. La eliminación de esta
incrustación, denominada fouling, es posible allí donde la suciedad
se pueda poner en contacto con el agente limpiador. En este
contexto, resultan especialmente difíciles de limpiar las zonas
poco accesibles al flujo y especialmente propensas a las
incrustaciones (22) alrededor de los puntos de contacto entre el
tubo flexible y el tubo (véase la fig. 3b). El desmontaje completo
del reactor, necesario en este caso para la realización de una
limpieza conforme a las buenas prácticas de fabricación, no puede
ser efectuado in situ por los operadores del proceso debido
al tiempo y la gran precisión que requiere. Por este motivo, de
acuerdo con la invención se recomiendan los reactores en forma de
módulos desechables certificados, suministrados en embalajes
estériles y fáciles y rápidos de sustituir para el uso en procesos
de esterilización conforme a las buenas prácticas de
fabricación.
La instalación de los reactores se lleva a cabo
tras abrir el embalaje estéril inmediatamente antes de comenzar con
el proceso, por medio de la unión de los manguitos (11, 12)
dispuestos en las cabezas repartidoras (9, 10), de estructura
idéntica, con los manguitos (15, 16) del conducto de producto. Son
especialmente adecuadas para una conexión rápida e higiénica las
denominadas conexiones Triclamp, formadas por los extremos abridados
de los manguitos (11, 12, 15, 16) conformados de forma
correspondiente, una abrazadera de conexión (17) y una empaquetadura
especial (18).
Las cabezas repartidoras (9) y (10) están unidas
en simetría especular con los extremos ensanchados cilíndricamente
del tubo flexible ondulado. Una unión perfectamente higiénica se
garantiza preferentemente mediante un anillo tórico hermético (33,
véase la fig. 4a). En el cierre hermético propuesto en la fig. 4a,
la unión entre el tubo flexible (5) y el anillo tórico (33) se
logra presionando desde el exterior con el anillo (32). Otras
variantes de unión serían la soldadura de las cabezas repartidoras
con el tubo flexible ondulado, así como la integración de las
cabezas repartidoras en los extremos del tubo flexible ondulado
modificados mediante una conformación correspondiente, por ejemplo
térmica. El cierre hermético de las cabezas repartidoras (9, 10)
con el tubo de soporte (6, 65, 34) se lleva a cabo mediante anillos
tóricos (14).
Las cabezas repartidoras (9, 10), además de
sujetar el reactor, desempeñan en particular la función de
distribuir previamente la corriente de producto. Mediante la
construcción especial de las cabezas repartidoras se garantiza la
supresión de los efectos negativos que ejerce la distribución previa
sobre las características del tiempo de permanencia. Esto se
consigue de acuerdo con la invención limitando fuertemente el
volumen de cabeza que entra en contacto con el producto, y esto se
logra a su vez minimizando la anchura del intersticio (28) y la
altura de construcción (29). Como muestran los estudios sobre el
tiempo de permanencia, en el caso de las cabezas repartidoras de
volumen mínimo generalmente se puede prescindir de una alimentación
y extracción tangencial de la corriente de producto a favor de una
alimentación radial, que se prefiere por ser más fácil y económica
de realizar.
Las figs. 4 y 4a muestran el reactor previsto
para la irradiación UV. El tubo de soporte (65) del tubo flexible
ondulado se compone de vidrio cuarzoso. En el centro del tubo de
soporte (65) se instalan para el tratamiento UV uno o varios
radiadores UV (25). Para vigilar la formación de incrustaciones, las
cabezas repartidoras (9) y (10) están dotadas de ventanas de cuarzo
(64), a través de las cuales se puede medir, mediante los sensores
de UV (26, 27), la luz UV emitida al espacio de la cabeza. Las
informaciones proporcionadas por los sensores se aprovechan de
acuerdo con la invención para la documentación del proceso de
irradiación conforme a las buenas prácticas de fabricación, así
como para mantener constante la dosis de irradiación por medio de
una adaptación correspondiente del tiempo de permanencia del
producto a través del caudal de producto. De este modo se pueden
compensar la formación de películas sobre el vidrio cuarzoso y la
pérdida de potencia de radiación de la fuente de rayos UV sin
influir en el proceso de irradiación.
Las figs. 5, 5a, 5b, 5c, 6 y 7 muestran los
reactores para la esterilización mediante un tratamiento térmico,
que se pueden usar igualmente para el calentamiento y el
enfriamiento de la corriente de producto. El tubo de soporte (34)
se compone de un material conductor resistente a la presión, con una
pared lo más delgada posible y autorizado por la FDA. Los tubos de
acero noble, por ejemplo, ofrecen unas relaciones de transferencia
de calor favorables. Mediante un pulido electrolítico en la
superficie del tubo orientada hacia el lado de producto se puede
reducir la propensión a la formación de capas de incrustación sobre
las superficies calefactoras.
Para la esterilización por calor los módulos se
conectan a través de uniones abridadas (36, 37, 42) y (46, 41, 42)
a medios calefactores, como, por ejemplo, vapor o agua caliente, o,
para el enfriamiento, a medios refrigerantes, como, por ejemplo,
agua fría o agua salina. Mientras que los líquidos de
acondicionamiento térmico convenientemente fluyen a través de los
reactores en sentido ascendente para evitar la formación de
inclusiones gaseosas, en el caso del acondicionamiento térmico con
vapor se prefiere un flujo en sentido descendente para la
evacuación del condensado. Para evitar que quede condensado en el
fondo, preferentemente también puede estar dispuesto un separador
de condensado o un sistema antivaho. Especialmente en el caso del
acondicionamiento térmico con líquidos es necesario generalmente
para mejorar la transferencia de calor durante el calentamiento o
el enfriamiento incrementar la velocidad con la que se cubre la
superficie de intercambio de calor (34) mediante piezas de
inserción (35) que reducen la sección transversal.
Como muestran las figs. 5, 5a y 5b, una pieza de
inserción de este tipo se puede componer de un cilindro dividido en
dos (35, 43), soldado con las bridas de conexión (37, 41). Los dos
elementos cilíndricos (35, 43) se pueden unir entre sí con arrastre
de fuerza mediante una rosca o, para reducir la solicitación del
anillo tórico durante el montaje, convenientemente mediante un
cierre de bayoneta (44, 45). Los medios de acondicionamiento
térmico (50, 51) alimentados por el centro se distribuyen a través
de los taladros (40) radiales en la ranura anular (47) situada
entre la pieza de inserción (35, 43) y el tubo de soporte y se
vuelven a evacuar en el lado opuesto a través de los taladros (40)
dispuestos en simetría especular. Como muestra la fig. 5c, en lugar
de la ranura anular cilíndrica se puede forzar, mediante la
conformación correspondiente del elemento de inserción (48),
colocado en este caso próximo a la pared del tubo de soporte, un
flujo helicoidal (49) del medio de acondicionamiento térmico que,
debido a las corrientes secundarias generadas, contribuye
adicionalmente a mejorar el intercambio de calor, con las mismas
pérdidas de
presión.
presión.
En el reactor mostrado en la fig. 6 los medios
de acondicionamiento térmico líquidos se conducen a través de una
lanza (52) hacia el lado opuesto cerrado del tubo de soporte (62),
donde se introducen en la ranura anular (47) de flujo opuesto. De
este modo se simplifica considerablemente el manejo de los módulos
de acondicionamiento térmico, ya que por la brida (53) integrable
en el módulo se suprime el montaje previo, mostrado en la fig. 5,
de los extremos abridados (37, 41) en el tubo de soporte (34).
Además, al desplazar el punto de carga y de descarga de los medios
de acondicionamiento térmico al mismo lado del módulo, el coste de
montaje generado por la incorporación en la instalación de
producción se reduce a la colocación de una única unión abridada
(53, 54, 42). En el caso de los medios de acondicionamiento térmico
en forma de vapor, la dirección de flujo se invierte para evacuar
el condensado, de manera que el vapor se introduce primero en la
ranura anular (47) y fluye a través de ella en sentido descendente
hasta que se evacua junto con el condensado a través de la lanza
(52) de flujo ascendente.
En la disposición mostrada en la fig. 7 se usa
en lugar de un calentamiento indirecto a través del flujo de medios
calefactores un calentamiento eléctrico directo a través de una
fuente de calentamiento (57) cilíndrica. Para ello, la fuente de
calentamiento (57) se introduce en el tubo de soporte (63) cerrado
en el extremo opuesto. Las conductividades térmicas, que son malas
incluso en el caso de ranuras anulares (47) finas llenas de aire
formadas entre la fuente de calentamiento (57) y el tubo de soporte
(63), se pueden incrementar por relleno con medios de transferencia
de calor (59) especiales. Cuando se usan medios de transferencia de
calor líquidos en el tubo de soporte colocado en vertical, el
líquido desplazado al introducir la fuente de calentamiento (57) se
puede recoger en el recipiente colector (58) unido con el tubo de
soporte.
Claims (27)
1. Dispositivo para la esterilización y, dado el
caso, la inactivación vírica de medios de reacción líquidos (1),
formado al menos por un reactor de tratamiento térmico (2) que, dado
el caso, puede estar ampliado con un segmento de mantenimiento de
la temperatura (55), un reactor de irradiación UV (4) y un reactor
de enfriamiento (3), caracterizado porque al menos en el
reactor de irradiación (4) y el reactor de tratamiento térmico (2)
se forma un espacio (8) de esterilización y/o inactivación vírica
por el que pasa un medio de reacción (1) mediante un cilindro hueco
(5) perfilado helicoidal y deformable que está colocado en arrastre
de fuerza sobre un elemento de soporte (6) cilíndrico, recto y
rígido, permeable a la energía (7) de esterilización o de
inactivación vírica usada.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque como un cilindro hueco (5) perfilado
helicoidal y deformable se usa un tubo flexible ondulado de
plástico que en ambos extremos está unido con cabezas repartidoras
(9, 10) para la carga y descarga del producto.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque las cabezas repartidoras (9, 10)
presentan un conducto de alimentación y/o de extracción de producto
tangencial o, preferentemente, radial y sin espacios muertos en la
zona de la ranura anular (13) formada entre la cabeza repartidora
(9, 10) y el tubo de soporte (6).
4. Dispositivo según las reivindicaciones 2 a 3,
caracterizado porque las cabezas repartidoras (9, 10) se
elaboran a partir de los extremos del tubo flexible mediante una
conformación térmica posterior del tubo flexible ondulado o,
preferentemente, se fabrican a partir de un material plástico
fabricado o procesado mediante el procedimiento de moldeo por
inyección y/o por arranque de virutas y están unidas en arrastre de
fuerza a los extremos del tubo flexible, ensanchados
cilíndricamente, mediante un anillo tórico de conexión (32, 5, 33)
apretado desde fuera.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
2 a 4, caracterizado porque el tubo flexible ondulado (5)
presenta una envoltura exterior (21) o una armadura (50).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la envoltura exterior (21) está formada
por un tubo flexible de plástico contraíble, por un tubo deslizado
sobre un tubo flexible en espiral o, preferentemente, por una
cubierta cilíndrica dividida en dos, componiéndose la armadura de
una hélice de acero o de plástico.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque el reactor UV presenta como
fuente de energía (7) uno o varios radiadores UV (25) en el
elemento de soporte (6) cilíndrico, y el elemento de soporte (6) se
compone de un material permeable a luz UV, por ejemplo de vidrio
cuarzoso.
8. Dispositivo según las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizado porque en las cabezas repartidoras (9, 10)
están insertadas ventanas (64) para observar la energía UV irradiada
sobre el producto, que están hermetizadas especialmente mediante un
anillo tórico de conexión (31, 64) dispuesto en las cabezas
repartidoras (9, 10).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
2 a 4 u 8, caracterizado porque en las cabezas repartidoras
(9, 10) están incorporados sensores de UV (26, 27) para registrar la
densidad de la radiación UV irradiada en el espacio de producto.
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el reactor de
tratamiento térmico (2) presenta un material de tubo permeable al
calor, por ejemplo acero noble, para el tubo de soporte (34) y un
tubo flexible ondulado (5) de plástico.
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque para
incrementar el transporte de calor de los medios de
acondicionamiento térmico que fluyen por el reactor está incorporado
en el centro del tubo de soporte (34) del reactor de tratamiento
térmico (2) un elemento de inserción (35, 43) para reducir la
sección transversal, y por el tubo de soporte (34) puede fluir un
medio de acondicionamiento térmico.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque los elementos de inserción (35, 43) que
reducen la sección transversal, con uniones abridadas en los
extremos, están unidos entre sí de forma separable mediante roscas
o, preferentemente, cierres de bayoneta (44, 45) a modo de tirante,
que producen la hermetización del espacio interior del tubo de
soporte (34).
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 11 a 12, caracterizado porque el elemento de
inserción (35, 43) presenta un distribuidor radial (40) para el
medio portador de calor.
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el elemento de
inserción (35, 43) presenta un contorno interior helicoidal.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el tubo de
soporte (62) está cerrado por un lado, y en el lado opuesto abierto
del tubo de soporte presenta un elemento de inserción (35, 43, 52)
con un conducto de alimentación y de extracción para el medio
portador de calor.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque el elemento de inserción (35, 43, 52) se
compone de un tubo abridado en el que el conducto de alimentación
para el portador de calor está unido con el interior del tubo y la
extracción se lleva a cabo a través de la ranura (47) formada entre
el elemento de inserción y el tubo de soporte (62).
17. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el reactor
de tratamiento térmico (2) está dispuesta una fuente de
calentamiento por resistencia eléctrica (57) que está incorporada
en el tubo de soporte (63).
18. Dispositivo según la reivindicación 17,
caracterizado porque para mejorar la conductividad térmica de
la ranura anular (47) formada entre la fuente de calentamiento (57)
y el tubo de soporte (63), la ranura anular está rellena de un
medio de transferencia de calor (59).
19. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 17 a 18, caracterizado porque el líquido de
transferencia de calor (59) desplazado hacia el tubo de soporte
(62) durante la introducción o el funcionamiento de la fuente de
calentamiento (57) se puede recoger en un recipiente colector (58)
unido con el tubo de soporte.
20. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el reactor de
tratamiento térmico (2) presenta en su zona de entrada y de salida
sensores de temperatura, por ejemplo sensores de resistencia PT100,
para la determinación de la temperatura del portador de calor y/o de
la temperatura del producto.
21. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 9 a 20, caracterizado porque los sensores
(60, 61) están unidos conforme a la técnica de regulación con
reguladores volumétricos de paso para la corriente del portador de
calor y/o la corriente de producto.
22. Procedimiento continuo para la
esterilización y, dado el caso, la inactivación vírica de medios de
reacción (1) líquidos, en particular acuosos, mediante una
aplicación combinada de un tratamiento térmico (2, 3, 55) y UV por
irradiación (4) en un dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el tratamiento
térmico del medio de reacción se lleva a cabo a una temperatura de
esterilización de 40ºC a 135ºC, y la irradiación, a una densidad de
irradiación de 5 a 300 W/m^{2}.
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque el medio de reacción se mantiene hasta
50 s a la temperatura de esterilización.
24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó
23, caracterizado porque el calentamiento del medio de
reacción a la temperatura de esterilización y el enfriamiento del
medio de reacción se llevan a cabo independientemente en un plazo
de 0,1 a 10 s.
25. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque el tratamiento
térmico se produce en pasos sucesivos de calentamiento (2),
mantenimiento de la temperatura (55) y enfriamiento (3), y el
tratamiento UV (4) se realiza en particular durante el tratamiento
térmico.
26. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 22 a 25, caracterizado porque para el
tratamiento térmico se usan intercambiadores de calor de alta
potencia que, con un valor k de k > 1.000 W/m^{2}\cdotK,
permiten calentar y enfriar la corriente de producto en un tiempo de
0,1 a 10 s.
27. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 22 a 25, caracterizado porque para todos o
algunos de los pasos de tratamiento se usan reactores desechables
previamente esterilizados y limpiados de acuerdo con las buenas
prácticas de fabricación.
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