FR2852514A1 - Procede de generation et d'introduction brusque d'un melange de vapeur compose de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogene - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de génération et d'introduction brusque dans une chambre de stérilisation sous vide partiel d'un mélange de vapeur surchauffée composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène sans courant gazeux de transport supplémentaire. Dans ce procédé, une solution aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène selon une concentration prédéfinie est évaporée dans un évaporateur, transmise dans un accumulateur de vapeur, disposé après l'évaporateur et possédant un volume important par rapport à l'évaporateur, et dirigée ensuite depuis cet endroit vers une chambre de stérilisation se trouvant sous vide partiel, selon des intervalles périodiques. La concentration en peroxyde d'hydrogène de la solution aqueuse dans l'accumulateur de vapeur est alors essentiellement conservée. Concernant le dispositif, l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur forment de préférence un module compact.

Description

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DESCRIPTION

L'invention concerne un procédé de génération et d'introduction brusque dans une chambre de stérilisation sous vide partiel d'un mélange de vapeur surchauffée composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène sans courant gazeux de transport supplémentaire, dans lequel une 5 solution aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène selon une concentration prédéfinie est évaporée dans un évaporateur, transmise dans un accumulateur de vapeur disposé après l'évaporateur et possédant un volume important par rapport à l'évaporateur, et dirigée ensuite depuis cet endroit vers une chambre de stérilisation se trouvant sous vide partiel, selon des intervalles périodiques. 10 Un procédé de ce type fait partie, de par le document DE 101 16 395 Ai, de l'état de la technique. Dans le procédé connu, le mélange de vapeur doit s'écouler brusquement dans la chambre de stérilisation du fait de la différence de pression entre l'accumulateur de vapeur et la chambre de 15 stérilisation. Cet écoulement brusque entraîne alors une expansion brusque avec sous- refroidissement, sursaturation et formation d'un dépôt de condensat sur toutes les surfaces à stériliser. Le dépôt de condensat doit être formé de façon brusque pour que l'enthalpie de vaporisation libérée lors de la condensation ne soit pas dissipée par la conduction thermique, mais entraîne un échauffement 20 important du dépôt de condensat, ce qui provoque alors l'activation du peroxyde d'hydrogène sous la forme d'une dissociation. Cela entraîne une destruction immédiate de tous les germes. Il est alors nécessaire de disposer au moment opportun d'une quantité suffisante de peroxyde d'hydrogène dans le mélange de vapeur pour une utilisation brusque. Dans le procédé connu, qui ne décrit pas le 25 type d'évaporateur, on dispose après l'évaporateur un accumulateur de vapeur dans lequel la quantité nécessaire du mélange de vapeur est maintenue à disposition.

L'invention a pour but de mettre à disposition le mélange de vapeur nécessaire selon la concentration nécessaire et dans une quantité suffisante.

Ce but est atteint en ce qu'une quantité dosée de solution aqueuse est entièrement évaporée et que la concentration de peroxyde d'hydrogène de la solution aqueuse dans l'accumulateur de vapeur est alors essentiellement maintenue.

L'invention a pour objet un procédé de génération et d'introduction brusque dans une chambre de stérilisation sous vide partiel d'un mélange de vapeur surchauffée composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène sans courant gazeux de transport supplémentaire, dans lequel une 10 solution aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène selon une concentration prédéfinie est évaporée dans un évaporateur, transmise dans un accumulateur de vapeur, disposé après l'évaporateur et possédant un volume important par rapport à l'évaporateur, et dirigée ensuite depuis cet endroit vers une chambre de stérilisation se trouvant sous vide partiel selon des intervalles périodiques, 15 caractérisé en ce qu'une quantité dosée de solution aqueuse est entièrement évaporée et que la concentration de peroxyde d'hydrogène de la solution aqueuse dans l'accumulateur de vapeur est alors essentiellement maintenue.

Selon une caractéristique, la température de l'évaporateur est de l'ordre 20 de grandeur de 20 'C environ de plus que la température de l'accumulateur de vapeur.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'accumulateur de vapeur est respectivement largement déchargé 25 puis à nouveau rechargé selon des intervalles prédéfinis assez longs, de plusieurs secondes; l'accumulateur de vapeur est déchargé selon des intervalles prédéfinis courts, de quelques fractions de seconde, puis rechargé en continu; - la pression dans l'accumulateur de vapeur est très supérieure à la pression dans la chambre de stérilisation; - les incrustations découlant des stabilisants solubles dans l'eau ajoutés de façon usuelle à la solution aqueuse pour empêcher la décomposition du peroxyde d'hydrogène sont, de temps en temps, éliminés par lavage, lors d'un procédé de lavage au moyen d'eau.

En outre, l'invention a pour objet un dispositif de génération et d'introduction brusque dans une chambre de stérilisation sous vide partiel d'un mélange de vapeur surchauffée composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène sans courant gazeux de transport supplémentaire, comportant au 10 moins un évaporateur permettant d'évaporer une solution aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène, un accumulateur de vapeur disposé après l'évaporateur et présentant un volume important par rapport à l'évaporateur, et une chambre de stérilisation qui peut être reliée à l'accumulateur de vapeur et dans laquelle on peut faire le vide, en particulier pour la réalisation du procédé selon l'invention, 15 caractérisé en ce que l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur forment un module ou unité constructive compact.

Selon d'autres caractéristiques - l'accumulateur de vapeur est conçu en tant que corps tubulaire; 20 - le corps tubulaire est conçu en tant que conduite circulaire; - à la paroi du corps tubulaire est coordonné un dispositif de chauffage conçu de préférence en tant que serpentin chauffant; - à la paroi du corps tubulaire est coordonné un dispositif de refroidissement conçu de préférence en tant que serpentin de 25 refroidissement; - la paroi se compose d'un matériau qui présente une bonne conduction thermique et possède une épaisseur de paroi d'au moins mm, et est muni vers l'extérieur d'une couche d'isolation; - la paroi est passivée au niveau de la surface interne par une couche 30 d'oxyde fermée ou continue; - l'évaporateur est essentiellement un cylindre massif chauffé composé d'un matériau qui présente une bonne conduction thermique, avec des canaux pour la solution aqueuse et le mélange de vapeur; - les canaux sont repliés; - on coordonne au cylindre un dispositif de chauffage conçu de préférence en tant que serpentin chauffant; - l'évaporateur est muni du côté de l'entrée ou de l'alimentation d'un clapet anti-retour; la paroi de l'évaporateur est passivée au niveau de la surface interne 10 par une couche d'oxyde fermée ou continue; - au module est coordonnée au moins une conduite d'apport et au moins une conduite d'évacuation pour l'eau de lavage; - au dispositif de refroidissement est coordonné un agent réfrigérant qui circule dans un circuit régulé en température; 1 5 - le réfrigérant peut être chauffé dans un échangeur de chaleur.

Ce n'est que par le fait qu'une quantité dosée de solution aqueuse est entièrement évaporée et que cette vapeur est stockée que l'on peut maintenir dans le mélange de vapeur essentiellement la même concentration de peroxyde 20 d'hydrogène que dans la phase liquide. En appliquant le procédé en accord avec la présente invention, on peut générer et mettre à disposition des mélanges de vapeur présentant des concentrations élevées et simultanément des pressions élevées sans risque d'explosion, par exemple avec une pression de 2 000 mb avec une fraction de 50 pour-cent en masse de peroxyde d'hydrogène dans le mélange de vapeur. 25 Le mélange de vapeur alors formé, en raison d'une différence de pression entre l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur, peut pénétrer de luimême dans l'accumulateur de vapeur attendu que la pression de vapeur dans l'évaporateur, du fait de sa température élevée par rapport à l'accumulateur de 30 vapeur, est supérieure à la pression de vapeur dans l'accumulateur de vapeur.

L'accumulateur de vapeur doit présenter un volume tel qu'à la température de stockage donnée, le mélange de vapeur dans l'accumulateur de vapeur n'approche pas la limite de saturation, mais reste de la vapeur chaude, jusqu'à ce que toute la quantité de vapeur à disposition ait été introduite dans l'accumulateur de vapeur.

Elle doit alors y être maintenue dans un état qui rend possible la formation d'un dépôt de condensat brusque dans la chambre de stérilisation.

Pour maintenir dans des limites, la vitesse de décomposition inévitable du peroxyde d'hydrogène dans l'accumulateur de vapeur, sa température ne devrait être comprise qu'entre environ 120 et 140 'C. Une température encore plus faible d'environ 100 à 120 'C serait certes encore possible dans l'accumulateur de vapeur et contrerait plus encore la vitesse de décomposition, mais donnerait d'autre part 10 une plus faible contenance de l'accumulateur de vapeur. Pour générer une puissance d'évaporation élevée, on souhaiterait atteindre une température d'évaporation la plus élevée possible, qui cependant ne devrait pas dépasser - pour la même raison - environ 180 'C. De plus, le mélange de vapeur qui pénètre depuis l'évaporateur dans l'accumulateur de vapeur et dont la température est 15 supérieure à celle de l'accumulateur de vapeur peut, lors de la pénétration dans l'accumulateur de vapeur, entraîner une surchauffe locale et éventuellement des effets de condensation dans l'accumulateur de vapeur. Pour cette raison, la température de l'évaporateur ne devrait être que de l'ordre de 20 'C environ de plus que la température de l'accumulateur de vapeur, c'est à dire d'environ 140 à 20 160 'C. Il convient dans chaque cas de veiller à ce que le mélange de vapeur, après son entrée dans l'accumulateur de vapeur, y reste encore dans un état surchauffé.

Pour l'application du procédé en accord avec la présente invention, le 25 fait qu'il s'agisse d'une installation machine travaillant de façon cyclique ou travaillant en continu ne joue en principe aucun rôle. Dans un cas, il peut être prévu que l'accumulateur de vapeur soit respectivement largement vidé puis à nouveau rechargé selon des intervalles prédéfinis plus longs, par exemple de 10 secondes, alors que dans l'autre cas, l'accumulateur de vapeur est vidé selon 30 des intervalles prédéfinis courts de par exemple 0,2 seconde, et rechargé en continu. Il est important dans chaque cas que la pression dans l'accumulateur de vapeur soit beaucoup plus importante que la pression dans la chambre de - 6 stérilisation. Ce n'est que par ce biais qu'il peut être garanti que le mélange de vapeur pénètre réellement de façon brusque dans la chambre de stérilisation.

Comme déjà mentionné, il convient de contrer le risque selon lequel le 5 peroxyde d'hydrogène se trouvant dans le mélange de vapeur est détruit ce qui réduit la concentration. Pour cette raison, on ajoute déjà à la solution aqueuse des stabilisants du fabricant pour empêcher la destruction du peroxyde d'hydrogène.

Ces stabilisants lient des ions de métaux lourds qui peuvent sous une forme libre mener à une dissociation catalytique de la molécule de peroxyde d'hydrogène. 10 Lors de l'évaporation de la solution aqueuse, ces stabilisants restent cependant en grande partie dans l'évaporateur et dans l'accumulateur de vapeur pour y former des incrustations calorifuges qui gênent la puissance d'évaporation, en particulier dans l'évaporateur. Ces stabilisants sont en principe des substances solubles dans l'eau. Les incrustations formées à partir de ceux-ci dans l'évaporateur et 15 l'accumulateur de vapeur peuvent par conséquent en principe être à nouveau dissoutes dans l'eau qui est introduite liquide pour nettoyer de temps en temps l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur, puis éliminée par lavage avec l'eau à l'état dissous. L'eau utilisée alors doit être entièrement dessalée, déminéralisée ou distillée pour éviter l'introduction d'autres substances étrangères lors du procédé 20 de lavage. Il est donc prévu, dans une forme de réalisation de l'invention, d'éliminer les incrustations découlant des résidus de stabilisants dans l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur ainsi que dans les conduites et soupapes, par un lavage régulier avec de l'eau de qualité appropriée.

Pour réaliser le procédé, il peut en particulier être prévu que l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur forment un module compact. De ce fait, les conduites et soupapes inutiles deviennent superflues, ce qui se répercute de façon favorable dans la mesure o les composants non présents n'ont pas à être chauffés. L'accumulateur de vapeur doit alors être conçu selon une géométrie telle 30 qu'il s'adapte le plus symétriquement possible aux installations machine intrinsèques. Ainsi, l'accumulateur de vapeur, avec des installations machine allongées, peut être conçu en tant que corps tubulaire, alors qu'il est par exemple conçu de façon appropriée en tant que conduite circulaire ou en tant que petit accumulateur autrement formé dans le cas d'une installation à fonctionnement cyclique ou en boucle.

Comme déjà mentionné, la surchauffe du mélange de vapeur dans l'accumulateur de vapeur doit être maintenue jusqu'à ce que le mélange de vapeur puisse s'écouler dans la chambre de stérilisation. Pour cette raison, l'accumulateur de vapeur doit être homogène, c'est à dire qu'il doit être chauffé sans zones froides, pour que n'existe en aucun point le risque que le mélange de vapeur 10 condense déjà dans l'accumulateur de vapeur. A cet égard, la condensation de la fraction peroxyde d'hydrogène, du fait de son point d'ébullition plus élevé, est particulièrement dangereuse car elle entraînerait une réduction de la concentration. Par conséquent, on coordonne de façon avantageuse à la paroi du corps tubulaire, un dispositif de chauffage de préférence sous la forme d'un 15 serpentin chauffant devant empêcher en particulier une condensation.

Le mélange de vapeur sortant de l'évaporateur pénètre dans l'accumulateur de vapeur avec une température qui, comme déjà mentionné, se trouve de préférence à environ 20 'C de plus que la température de 20 l'accumulateur. Du fait de la destruction thermique constante inévitable du peroxyde d'hydrogène dans l'accumulateur de vapeur, de l'énergie de dissociation est en outre constamment libérée, si bien qu'en exploitation, l'accumulateur de vapeur est dans une certaine mesure chauffé par la vapeur. Pour la mise en service de l'accumulateur de vapeur, celui-ci doit cependant être chauffé par des éléments 25 chauffants appropriés. De façon avantageuse, l'évaporateur et l'accumulateur de vapeur sont bien isolés thermiquement de l'environnement pour éviter, dans le cas de l'évaporateur, des pertes de chaleur par rayonnement et convection, et atteindre dans le cas de l'accumulateur de vapeur, une répartition de température homogène et un chauffage facile. Attendu qu'en raison d'une conception calorifuge 30 avantageuse en soi, dans certaines circonstances, la quantité de chaleur formée en exploitation dans l'accumulateur de vapeur ne peut être dissipée par les pertes thermiques, dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu un - 8 refroidissement de l'accumulateur de vapeur, par exemple par un serpentin de refroidissement, lequel évite une surchauffe et maintient par conséquent la température de l'accumulateur de vapeur à sa valeur théorique ou de consigne.

L'évaporateur lui-même reste par contre insensible à une surchauffe car il doit 5 donner de l'enthalpie de vaporisation à la solution aqueuse à évaporer et il est de toute façon refroidi par la solution froide qui pénètre. Comme déjà indiqué, le serpentin chauffant dans l'accumulateur de vapeur sert uniquement à éviter une condensation, alors qu'en exploitation, en raison de la chaleur de décomposition dans l'accumulateur de vapeur, éventuellement aucun chauffage n'est nécessaire, 10 mais même plutôt un refroidissement.

Pour obtenir une température la plus homogène possible de la paroi de l'accumulateur de vapeur, celle-ci doit disposer d'une conductibilité thermique la meilleure possible. L'accumulateur de vapeur doit par conséquent, de façon 15 appropriée, être fabriqué dans un matériau présentant une bonne conduction thermique et présenter une épaisseur de paroi importante, par exemple être en aluminium ou dans un alliage d'aluminium et posséder une épaisseur de paroi de préférence d'au moins 20 mm.

La décomposition du peroxyde d'hydrogène dans l'accumulateur de vapeur ne se fait cependant pas purement thermiquement, mais aussi par le contact de la vapeur avec des composés d'impuretés et d'alliage du matériau de la paroi, en particulier des fractions de métaux lourds. Par conséquent, les surfaces en contact avec la vapeur seront revêtues d'une couche passivante la plus fermée 25 possible, par exemple d'une couche d'oxyde. Une telle couche d'oxyde évite de plus le contact direct des stabilisants qui se déposent avec le matériau de la paroi, ce qui entraînerait sa modification et rendrait impossible une élimination par lavage des résidus.

Même l'évaporateur, comme l'accumulateur de vapeur, se compose d'un matériau passivé présentant une bonne conductibilité thermique, de préférence d'aluminium, et est de façon appropriée conçu en tant que cylindre massif chauffé, avec des canaux pour la solution aqueuse et le mélange de vapeur.

Les canaux sont à cet égard conçus de façon à ce qu'il en découle un système tubulaire replié dans lequel le liquide qui le parcourt est entièrement évaporé. La conception avec replis sert non seulement à prolonger de façon peu encombrante 5 les canaux servant à l'évaporation, mais réduit aussi les vitesses d'écoulement, par élargissement de section simultané. Les résistances à l'écoulement considérables au niveau des points de rebroussement des replis évitent largement que les bulles de vapeur formées ne puissent, par leur expansion, entraîner avec elles, par les canaux et jusque dans l'accumulateur de vapeur, du liquide encore non évaporé. 10 Un dispositif de chauffage conçu de préférence en tant que serpentin chauffant est aussi, de façon avantageuse, coordonné à l'évaporateur.

Côté entrée ou alimentation, l'évaporateur est de façon avantageuse muni d'un clapet anti-retour. La solution aqueuse contenant le peroxyde 15 d'hydrogène est introduite sous pression dans l'évaporateur par le clapet antiretour, le clapet anti-retour découplant, pour ce qui est de la pression, l'intérieur de l'évaporateur de la conduite de peroxyde d'hydrogène.

En rapport avec les stabilisants mentionnés, il est prévu qu'une 20 conduite d'amenée et une conduite d'évacuation de l'eau de lavage soient coordonnées au module. Les résidus ou incrustations provoqués par les stabilisants sont éliminés par lavage par leur biais.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention découlent de la 25 description suivante d'un exemple de réalisation représenté schématiquement.

Les dessins montrent: la figure 1 est une section d'une installation machine comportant un évaporateur, un accumulateur de vapeur et une chambre de stérilisation, la figure 2 est une représentation, agrandie par rapport à la figure 1, d'une coupe axiale d'un évaporateur en accord avec la présente invention, - 10 la figure 3 est une coupe le long de la surface de coupe 111-III de la figure 2, la figure 4 est une partie d'une coupe axiale d'un accumulateur de vapeur, la figure 5 est un diagramme ayant trait au chargement et au déchargement d'un accumulateur de vapeur pour une installation machine travaillant par cycles.

la figure 6 est un diagramme ayant trait au chargement et au déchargement d'une installation machine conçue en tant qu'installation à 10 fonctionnement cyclique ou en boucle.

L'installation machine selon la figure 1, représentée très schématiquement, contient un évaporateur de type tubulaire 1 et un accumulateur de vapeur 2 de volume important par rapport au premier, et également tubulaire. 15 Les deux agrégats, à savoir l'évaporateur 1 et l'accumulateur de vapeur 2, sont rassemblés en un module compact 3. Dans le cas présent, on prévoit alors de relier directement l'accumulateur de vapeur 2 à l'évaporateur 1 via une bride 4.

Concernant le dispositif représenté, on génère un mélange de vapeur 20 composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène. Une solution aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène, présentant la concentration souhaitée, est amenée sous pression, dans la direction A, dans l'évaporateur 1 au moyen d'une pompe 5, via une conduite 6 et un clapet anti-retour 7, depuis une cuve 8. Le mélange de vapeur est stocké dans l'accumulateur de vapeur 2. 25 En aval de l'accumulateur de vapeur 2 est disposée une chambre de stérilisation 9 dans laquelle se trouvent des objets, non représentés, dont la surface doit être stérilisée. Il peut à cet égard s'agir de bouteilles en PET.

D'abord, on fait le vide dans la chambre de stérilisation 9, et ce par une pompe à vide appropriée 10 ou à partir d'un banc de pompes composé de plusieurs pompes. Ensuite, la chambre de stérilisation 9 est isolée de la pompe à - 11 vide 10 par fermeture d'une soupape 11, si bien qu'il ne se produit plus d'aspiration dans la direction d'aspiration B via le raccordement à dépression 12.

En ouvrant des soupapes d'entrée 13, on veille à ce que le mélange de 5 vapeur se trouvant dans l'accumulateur de vapeur 2 parvienne dans la chambre de stérilisation 9 par des conduites 14, dans une direction d'écoulement C, de préférence par expansion adiabatique. La pression dans l'accumulateur de vapeur 2 doit par conséquent être largement supérieure à la pression dans la chambre de stérilisation 9. Pendant l'expansion, le volume occupé par le mélange 10 de vapeur augmente, suite à quoi le mélange de vapeur refroidit largement sous le point de rosée et condense brusquement au niveau de toutes les surfaces auxquelles il peut accéder dans la chambre de stérilisation 9. A cet égard, la pression augmente à nouveau dans la chambre de stérilisation 9. Après quelques secondes, on soutire, à l'aide de la pompe à vide 10, le dépôt de condensat et la 15 chambre de stérilisation 9 est remplie d'air stérile par des dispositifs non représentés.

Dans le cas d'un procédé de ce type, un mélange de vapeur introduit sans courant gazeux de transport est condensé au niveau des surfaces des objets à 20 stériliser ainsi que des surfaces de la chambre de stérilisation 9 en tant que dépôt de condensat appliqué brusquement, suite à quoi, après une courte durée d'action, il est aspiré hors de la chambre de stérilisation 9 par réalisation ultérieure d'un vide, jusqu'à ce que soit atteinte une pression de moins de 10 mb, de préférence de moins de 1 mb.

La solution aqueuse est introduite par le clapet anti-retour 7 dans l'évaporateur 1, et l'intérieur de l'évaporateur 1 est découplé de la conduite 6 pour ce qui est de la pression. L'évaporateur 1 est entouré dans cet exemple de réalisation desdits serpentins chauffants 15, alors que l'accumulateur de vapeur 2 30 disposé en aval est par exemple chauffé par des serpentins chauffants comparables 16. Les serpentins chauffants 15 et 16 sont conçus de façon à ce qu'un chauffage homogène de tout le système soit possible. Le chauffage s'étend - 12 de plus par les quatre conduites 14 et les soupapes d'entrée 13, puis par les traversées des conduites 14 à l'intérieur de la chambre de stérilisation 9, et peut ici se produire éventuellement exclusivement par conduction thermique.

Comme on le voit, tant l'évaporateur 1 que l'accumulateur de vapeur 2 sont respectivement conçus en tant que corps tubulaire 18, et en particulier le corps tubulaire 18 de l'accumulateur de vapeur 2 est adapté géométriquement aux installations machine, et peut donc être exécuté en tant que conduite circulaire.

Dans le cas du procédé de stérilisation décrit ici, il s'agit de mettre à disposition une quantité déterminée du mélange de vapeur composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène pendant la durée nécessaire et à la concentration nécessaire, pour une utilisation brusque dans la chambre de stérilisation 9. La vapeur existant dans l'évaporateur 1, du fait de la différence de 15 pression se développant entre l'évaporateur 1 et l'accumulateur de vapeur 2, pénètre d'abord d'elle- même dans l'accumulateur de vapeur 2. L'accumulateur de vapeur 2 doit à cet égard présenter un volume tel que le mélange de vapeur ne parvient pas à la limite de saturation mais reste surchauffé. La différence de pression nécessaire entre l'évaporateur 1 et l'accumulateur de vapeur 2 existe alors 20 toujours lorsque la température de vapeur dans l'évaporateur 1 est supérieure à la température de vapeur dans l'accumulateur de vapeur 2 ou lorsqu'avec une température identique, la vapeur dans l'accumulateur de vapeur 2 n'est pas encore saturée. De par le module 3 décrit ici, composé de l'évaporateur 1 et de l'accumulateur de vapeur 2, une évaporation totale d'une quantité dosée de 25 solution aqueuse est possible, si bien que la concentration en peroxyde d'hydrogène dans le mélange de vapeur est et reste essentiellement identique à la concentration de la phase liquide. La concentration dans le mélange de vapeur peut alors être comprise sans problème entre 50 et 60 %. A cet égard, il convient naturellement de tenir compte du fait que le mélange de vapeur tend, aux 30 températures élevées nécessaires, à se décomposer, lentement mais constamment.

Outre les températures élevées, participe aussi le contact du mélange de vapeur - 13 avec les surfaces internes de l'accumulateur de vapeur 2. Les surfaces au contact de la vapeur doivent donc être passivées de façon appropriée.

Il s'est avéré qu'il est avantageux que la température dans 5 l'évaporateur 1 soit maintenue supérieure à celle existant dans l'accumulateur de vapeur 2 d'un ordre de grandeur d'environ 20 OC.

Comme déjà mentionné, un nettoyage des incrustations à intervalles réguliers est nécessaire, lesquelles découlent du fait que l'on ajoute à la solution 10 aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène, pour la stabiliser, ce que l'on appelle des stabilisants, qui doivent éviter une dissociation catalytique de la molécule de peroxyde d'hydrogène. Lors de l'évaporation de la solution, ces stabilisants restent en grande partie dans l'évaporateur 1 et dans l'accumulateur de vapeur 2, et y forment des incrustations calorifuges qui gênent la puissance d'évaporation. 15 Par conséquent, un nettoyage relativement fréquent est nécessaire.

Comme les stabilisants se trouvent dissous dans la solution aqueuse, et qu'ils sont donc solubles dans l'eau, ils peuvent être à nouveau dissous dans l'eau et éliminés par lavage avec de l'eau. Pour cette raison, une conduite 19 d'apport d'eau et une 20 conduite 20 d'évacuation de l'eau selon les directions de flèche représentées sont coordonnées au module 3.

Comme cela est encore indiqué à la figure 1, on coordonne à chaque serpentin chauffant du module 3 des palpeurs de température 21 et 22, par 25 lesquels on régule les températures des surfaces à chauffer.

L'évaporateur 1 représenté dans les figures 2 et 3 se compose essentiellement d'un cylindre massif 23 présentant une bonne conduction thermique, lequel est fermé par des parois avant chauffables 24 et 25. Il possède 30 une série de canaux 26 qui donnent un système de tubes pliés dans lequel la solution aqueuse est entièrement évaporée lors de son passage et conserve à cet égard la concentration en peroxyde d'hydrogène. Les points de rebroussement 27 - 14 des canaux 26 forment des résistances à l'écoulement qui évitent que des bulles de vapeur formées lors de l'évaporation de la solution n'entraînent jusque dans l'accumulateur de vapeur 2, du liquide encore non évaporé par leur expansion rapide. Comme on le voit, les sections des canaux 26 augmentent respectivement 5 au niveau des points de rebroussement 27, ce qui entraîne une réduction des vitesses d'écoulement. On incorpore dans les cylindres 23 une rainure hélicoïdale 28 dans

laquelle on incorpore le serpentin chauffant 15 déjà mentionné pour le chauffage 10 électrique. Une incorporation par engagement mécanique du serpentin chauffant dans la rainure hélicoïdale 28 donne un très bon transfert thermique au niveau du cylindre 23.

Dans la paroi avant 24 est prévue, pour l'apport de la solution aqueuse, 15 une ouverture d'alimentation médiane 29 depuis laquelle s'étendent les canaux 26.

Comme on le voit en particulier à la figure 3, pour le mélange de vapeur et conformément au nombre de canaux 26, on prévoit un certain nombre d'ouvertures de sortie 30 par lesquelles la vapeur surchauffée s'écoule dans l'accumulateur de vapeur 2 placé en aval, dans la direction d'écoulement D. 20 L'évaporateur 1 dans son ensemble est entouré par une isolation appropriée 31.

Avec le module 3 décrit, il est possible d'évaporer totalement une 25 quantité dosée de solution aqueuse et de conserver à cet égard essentiellement la concentration de peroxyde d'hydrogène de la solution aqueuse dans l'accumulateur de vapeur 2.

Dans la coupe axiale selon la figure 4, on reconnaît un corps 30 tubulaire 18 pour l'accumulateur de vapeur 2 et le serpentin chauffant 16 déjà mentionné. Le corps tubulaire 18 se compose d'aluminium présentant une épaisseur considérable de la paroi 32, qui peut par exemple être de 25 mm pour un - 15 diamètre interne par exemple de 150 mm. Cette grande épaisseur de paroi est nécessaire pour que soit possible, par conduction thermique, un bon équilibrage de la température dans la direction axiale. La température du mélange de vapeur sortant de l'évaporateur 1 est d'environ 140 à 160 'C, alors que la température du 5 corps tubulaire 18 de l'accumulateur de vapeur 2 n'est approximativement que de 120 à 140 'C, c'est-à-dire d'environ 20 'C de moins. La vapeur sortant de l'évaporateur 1 chauffe par conséquent la partie avant du corps tubulaire 18 qui pourrait alors surchauffer et entraîner une destruction thermique considérable du peroxyde d'hydrogène. La grande section en aluminium dans la direction axiale de 10 l'accumulateur de vapeur 2 assure cependant une dissipation rapide de la chaleur et des conditions de température homogènes.

Tandis que la température élevée dans l'évaporateur 1 est nécessaire pour augmenter la puissance d'évaporation, la faible température dans 15 l'accumulateur de vapeur 2 réduit le taux de décomposition du peroxyde d'hydrogène et ménage aussi les composants auxiliaires, en particulier les clapets de pénétration 13, qui doivent naturellement aussi être chauffés à la température de stockage pour y éviter une formation de condensat prématurée.

Les surfaces internes 33 en contact avec le milieu tant de l'évaporateur 1 que de l'accumulateur de vapeur 2 sont passivées, c'est à dire recouvertes d'une couche d'oxyde 34 fermée (ou continue) pour qu'il n'existe pas de contact direct du mélange de vapeur de peroxyde d'hydrogène chaude avec les atomes d'alliage et d'impuretés de l'aluminium. On peut de ce fait largement éviter 25 une destruction catalytique et par conséquent une perte de concentration dans la phase vapeur.

Dans la paroi 32 de l'accumulateur de vapeur 2, on reconnaît deux rainures hélicoïdales 35 et 36 parmi lesquelles la rainure hélicoïdale 35 est prévue 30 pour le serpentin chauffant 16 et la rainure hélicoïdale 36 pour un serpentin de refroidissement 37. Le serpentin de refroidissement 37 se compose d'un tube présentant une bonne conductibilité thermique, de préférence en cuivre, avec un - 16 liquide de refroidissement. La température de l'accumulateur de vapeur 2 doit être maintenue à une valeur dans la gamme de 120 à 140 0C, c'est pourquoi un réfrigérant approprié, éventuellement sous pression, circule dans un circuit fermé et régule la température via un échangeur de chaleur. Une pompe de circulation et 5 l'échangeur de chaleur se trouvent de façon appropriée dans un appareil de refroidissement qui peut de plus être en mesure de chauffer le réfrigérant, un serpentin chauffant 16 étant dans ce dernier cas superflu.

En outre, l'accumulateur de vapeur 2 est pourvu à l'extérieur d'une 10 couche d'isolation 38 appropriée.

La contenance 39 de l'accumulateur de vapeur 2 est volumineuse par rapport à celle de l'évaporateur 1 et peut par exemple être de 45 dm3.

Comme déjà mentionné, l'invention repose sur une mise à disposition d'une quantité déterminée d'un mélange de vapeur composé d'eau et de peroxyde d'hydrogène selon une concentration souhaitée, pour une utilisation brusque dans une chambre de stérilisation 9 se trouvant sous vide partiel (dépressurisée). En fonction du type d'installation machine, il peut en résulter alors dans 20 l'accumulateur de vapeur 2 différents rapports de pression, ce qui ne modifie cependant rien au principe général.

Pour deux variantes, à savoir une installation machine travaillant de façon cyclique et une installation machine travaillant en tant qu'installation à 25 fonctionnement cyclique ou en boucle, on décrit par la suite dans les figures 5 et 6 deux diagrammes dans lesquels la pression p existant dans l'accumulateur de vapeur 2 est portée en ordonnée et la durée du procédé t est portée en abscisse.

Le diagramme selon la figure 5 concerne une installation machine 30 travaillant de façon cyclique, dans laquelle l'accumulateur de vapeur 2 est respectivement largement vidé, puis, suite à un prélèvement de vapeur une fois par cycle T5, la pression de vapeur dans l'accumulateur de vapeur 2 diminue - 17 fortement. Dans l'exemple selon la figure 5, on prévoit dans l'accumulateur de vapeur 2 une pression maximum pmax par exemple de 800 mb, et on indique en revanche une pression minimum Pmin de 200 mb. La durée du cycle T5 se compose au total de trois intervalles de temps, à savoir une phase de charge Tl dans 5 laquelle l'accumulateur de vapeur 2 n'est pas raccordé à la chambre de stérilisation 9, une phase d'attente T2 maintenue la plus courte possible et une durée de pénétration T3 extrêmement courte dans laquelle l'accumulateur de vapeur 2, après ouverture des soupapes d'entrée 13, est relié à la chambre de stérilisation 9.

Le diagramme selon la figure 6 se rapporte à une installation machine conçue en tant qu'installation à fonctionnement cyclique ou en boucle, dans laquelle l'accumulateur de vapeur 2, peut être formé en tant que conduite circulaire. Dans ce cas, on peut raccorder à l'accumulateur de vapeur 2 plusieurs 15 stations qui contiennent respectivement une chambre de stérilisation 9, suite à quoi seule une partie relativement faible de la vapeur stockée est respectivement prélevée. Dans ce cas, on pourrait aussi raccorder plusieurs évaporateurs 1 à l'accumulateur de vapeur 2 commun à toutes les stations pour les charger en continu.

Selon la figure 6, il se règle, avec une installation à fonctionnement cyclique ou en boucle de ce type, un état presque stationnaire dans l'accumulateur de vapeur 2 attendu que le prélèvement de vapeur par les différentes stations se produit jusqu'à plusieurs fois par seconde, mais aussi toujours uniquement avec 25 des quantités de vapeur relativement faibles. En conséquence, il est prévu dans le diagramme selon la figure 6 un temps de cycle T6 d'uniquement environ 0,2 seconde, et il se règle entre le maximum de pression et le minimum de pression une pression moyenne Pm relativement élevée. - 18

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé de génération et d'introduction brusque dans une chambre de stérilisation sous vide partiel d'un mélange de vapeur surchauffée composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène sans courant gazeux de transport supplémentaire, dans lequel une solution aqueuse contenant du peroxyde 5 d'hydrogène selon une concentration prédéfinie est évaporée dans un évaporateur, transmise dans un accumulateur de vapeur, disposé après l'évaporateur et possédant un volume important par rapport à l'évaporateur, et dirigée ensuite depuis cet endroit vers une chambre de stérilisation se trouvant sous vide partiel selon des intervalles périodiques, caractérisé en ce qu'une quantité dosée de 10 solution aqueuse est entièrement évaporée et que la concentration de peroxyde d'hydrogène de la solution aqueuse dans l'accumulateur de vapeur est alors essentiellement maintenue.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de l'évaporateur est de l'ordre de grandeur de 20 'C environ de plus que la température de l'accumulateur de vapeur.

3. Procédé selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que l'accumulateur de vapeur est respectivement largement déchargé puis à nouveau 20 rechargé selon des intervalles prédéfinis assez longs, de plusieurs secondes.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'accumulateur de vapeur est déchargé selon des intervalles prédéfinis courts, de quelques fractions de seconde, puis rechargé en continu. 25 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pression dans l'accumulateur de vapeur est très supérieure à la pression dans la chambre de stérilisation. - 19

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les incrustations découlant des stabilisants solubles dans l'eau ajoutés de façon usuelle à la solution aqueuse pour empêcher la décomposition du peroxyde d'hydrogène sont, de temps en temps, éliminés par lavage, lors d'un procédé de lavage au moyen d'eau.

7. Dispositif de génération et d'introduction brusque dans une chambre de stérilisation sous vide partiel d'un mélange de vapeur surchauffée composé de vapeur d'eau et de vapeur de peroxyde d'hydrogène sans courant gazeux de 10 transport supplémentaire, comportant au moins un évaporateur permettant d'évaporer une solution aqueuse contenant du peroxyde d'hydrogène, un accumulateur de vapeur disposé après l'évaporateur et présentant un volume important par rapport à l'évaporateur, et une chambre de stérilisation qui peut être reliée à l'accumulateur de vapeur et dans laquelle on peut faire le vide, en 15 particulier pour la réalisation du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'évaporateur (1) et l'accumulateur de vapeur (2) forment un module ou unité constructive (3) compact.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que 20 l'accumulateur de vapeur (2) est conçu en tant que corps tubulaire (18).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps tubulaire (18) est conçu en tant que conduite circulaire.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'à la paroi (32) du corps tubulaire (18) est coordonné un dispositif de chauffage conçu de préférence en tant que serpentin chauffant (16).

1 1. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce 30 qu'à la paroi (32) du corps tubulaire (18) est coordonné un dispositif de refroidissement conçu de préférence en tant que serpentin de refroidissement (37). - 20

12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la paroi (32) se compose d'un matériau qui présente une bonne conduction thermique et possède une épaisseur de paroi d'au moins 20 mm, et est muni vers l'extérieur d'une couche d'isolation (38).

13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la paroi (32) est passivée au niveau de la surface interne (33) par une couche d'oxyde (34) fermée ou continue.

14. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que l'évaporateur (1) est essentiellement un cylindre massif chauffé (23) composé d'un matériau qui présente une bonne conduction thermique, avec des canaux (26) pour la solution aqueuse et le mélange de vapeur. 15 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les canaux (26) sont repliés.

16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que 20 l'on coordonne au cylindre (23) un dispositif de chauffage conçu de préférence en tant que serpentin chauffant (15).

17. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que l'évaporateur (1) est muni du côté de l'entrée ou de l'alimentation d'un clapet 25 anti-retour (7).

18. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que la paroi de l'évaporateur (1) est passivée au niveau de la surface interne par une couche d'oxyde fermée ou continue. 30 - 21 19. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 18, caractérisé en ce qu'au module (3) est coordonnée au moins une conduite d'apport (19) et au moins une conduite d'évacuation (20) pour l'eau de lavage.

20. Dispositif selon l'une des revendications 1 1 à 19, caractérisé en ce qu'au dispositif de refroidissement est coordonné un agent réfrigérant qui circule dans un circuit régulé en température.

21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que le 1 0 réfrigérant peut être chauffé dans un échangeur de chaleur.