ITMI20011503A1 - Procedimeno per sterilizzare oggetti - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Procedimento per sterilizzare oggetti"

Riassunto del trovato

In un procedimento per sterilizzare oggetti le relative superfici vengono bagnate mediante condensazione di una miscela di vapori di acqua e di perossido di idrogeno. La miscela di vapori in tal caso, senza aggiuntiva corrente gassosa di trasporto, arriva agli oggetti da sterilizzare. La successiva essiccazione avviene mediante evacuazione ad una pressione inferiore ai punti di ebollizione di acqua e perossido di idrogeno.

Descrizione del trovato

L'invenzione riguarda un procedimento per sterilizzare oggetti in corrispondenza delle loro superfici, che vengono bagnate mediante condensazione di una miscela di vapori contenente vapore acqueo e vapore di perossido di idrogeno, laddove la condensa viene successivamente eliminata dalle superfici mediante essiccazione.

Nella sterilizzazione con impiego di perossido di idrogeno, sempre presente in soluzione acquosa, l'azione germicida propriamente detta avviene in modo puramente chimico, mediante l'azione di perossido di idrogeno "attivato". La definizione "attivazione" impiegata in tal caso è indefinita, tuttavia mediante adeguata adduzione di calore al perossido d'idrogeno ha luogo un'alterazione chimica e/oppure fisica che, da ultimo, provoca l'effetto germicida. Allo stato freddo, e precisamente a temperatura ambiente o leggermente al disopra di questa, il perossido d'idrogeno praticamente non ha alcuna azione germicida utilizzabile tecnicamente.

Per "l'attivazione" di perossido di idrogeno a scopo di sterilizzazione in pratica sono divenuti noti diversi procedimenti .

In un procedimento, da cui parte l'invenzione nella definizione introduttiva (EP 0 243 003 Bl) viene vaporizzata una soluzione di acqua e di perossido d'idrogeno che successivamente, per mezzo di una corrente di aria calda di trasporto viene addotta alle superfici più fredde, da bagnare mediante condensazione della miscela di vapori e che sono soggette a pressione atmosferica. La successiva essiccazione ha luogo mediante una distinta corrente d'aria calda.

Nel noto procedimento "l'attivazione" per perossido d'idrogeno ha luogo esattamente quando esso viene utilizzato per la sterilizzazione, ossia al momento della condensazione. A causa della corrente d'aria di trasporto tuttavia la concentrazione del perossido d'idrogeno è ridotta in maniera indesiderata. Inoltre non è assicurato che la corrente d'aria di trasporto addotta raggiunga effettivamente tutte le superfici da sterilizzare. Infine il processo di essiccazione conclusivo è costoso in termini di tempo a causa della nuova adduzione di aria calda.

L'invenzione si pone il compito di migliorare l'azione della sterilizzazione e di ridurre il tempo di sterilizzazione.

Il compito viene risolto per il fatto che la bagnatura viene effettuata mediante condensazione della miscela di vapori senza aggiuntiva corrente gassosa di trasporto e l'essiccazione avviene mediante evacuazione ad una pressione inferiore ai punti di ebollizione dell'acqua e del perossido d'idrogeno.

Con il procedimento secondo l'invenzione "l'attivazione" del perossido d'idrogeno, come nell'attuale stato della tecnica, avviene esattamente quando essa viene utilizzata per la sterilizzazione, ossia nel corso della condensazione. Poiché però la miscela gassosa senza aggiuntiva gassosa di trasporto arriva agli oggetti da sterilizzare, la concentrazione del perossido d'idrogeno durante la sterilizzazione propriamente detta risulta più alta in misura decisiva. Inoltre l'eliminazione dei residui di perossido d'idrogeno non viene effettuata mediante successivo riscaldamento ma mediante semplice evacuazione ad una pressione inferiore ai punti di ebollizione di acqua e perossido d'idrogeno, il che è possibile in pochissimi secondi ed elimina sicuramente tutti i residui di perossido d'idrogeno.

La miscela di vapori necessaria in un primo momento per la sterilizzazione e formata da vapore acqueo e vapore di perossido d'idrogeno viene prodotta in un vaporizzatore, rispettivamente gasificatore, la cui esecuzione per la presente invenzione è di per sé a piacere purché esso sia in grado di produrre una concentrazione sufficientemente alta di vapore di perossido d'idrogeno nella miscela di vapori. La "attivazione" propriamente detta del perossido d'idrogeno contenuto nella miscela di vapori avviene quindi con la condensazione sulle superfici da sterilizzare. Di conseguenza la miscela di vapori viene indotta a bagnare le superfici con un film di liquido omogeneo il più possibile sottile. Al riguardo è sufficiente già uno strato di condensa microscopicamente sottile, quasi invisibile ad occhio nudo, per ottenere in tempo brevissimo un sufficiente effetto di sterilizzazione. In seguito al modesto spessore dello strato nel corso della successiva essiccazione mediante evacuazione non si ottengono nemmeno i fenomeni di formazione di ghiaccio altrimenti temuti.

La quantità di miscela di vapori da immettere nella camera di trattamento prevista per la sterilizzazione dipende dalla superficie complessiva di condensazione disponile. Il volume della camera di sterilizzazione stessa è in tal caso d'importanza secondaria, poiché si verifica una condensazione unicamente in corrispondenza delle superfici. La richiedente suppone che in relazione alla "attivazione" del perossido d'idrogeno possa avere un'importanza essenziale la seguente circostanza:

il punto di ebollizione del perossido d'idrogeno è più alto di quello dell'acqua. Ciò significa che con il raffreddamento in un primo momento vapore di perossido d'idrogeno condensa e solo successivamente condensa il vapore acqueo. Pertanto si suppone che in un primo momento si formi uno strato di condensa ampiamente puro di perossido d'idrogeno liquido e su questo in appoggio uno strato d'acqua. Specialmente in corrispondenza delle superfici da sterilizzare ciò porta momentaneamente, esattamente nell'istante giusto, manifestamente ad un aggiuntivo aumento di concentrazione del perossido d'idrogeno nella miscela.

Mediante prove si è riscontrato che, vantaggiosamente, si dovrà produrre una miscela di vapori con almeno il 25% di perossido d'idrogeno e successivamente si dovrà portarla in contatto con le superfici da sterilizzare. Infatti è risultato che il tempo necessario per l'azione germicida diminuisce con l'altezza della concentrazione del perossido d'idrogeno nella condensa. Preferibilmente la soluzione acquosa, impiegata per la vaporizzazione, rispettivamente per la gasificazione, dovrà contenere una percentuale di preferibilmente il 35 fino al 60% di perossido d'idrogeno. Al riguardo per motivi di sicurezza di processo è necessario immettere una quantità ben stabilita di soluzione di perossido d'idrogeno nel vaporizzatore, rispettivamente nel gasificatore, laddove questa quantità viene completamente vaporizzata, cosicché la concentrazione del perossido d'idrogeno nella miscela di vapori è pari alla concentrazione della soluzione acquosa immessa.

Il procedimento secondo l'invenzione, a seconda del caso di applicazione o del tipo di oggetti da sterilizzare, può essere attuato in modo assai diverso.

In un procedimento, ad esempio, la miscela di vapori viene prodotta in un vaporizzatore servente contemporaneamente da camera di sterilizzazione, attraverso la quale vengono fatti passare gli oggetti da bagnare. Questo procedimento è opportuno specialmente per sterilizzare materiale nastriforme, da cui ad esempio successivamente vengono imbutiti contenitori di materiale sintetico. Durante il passaggio del materiale nastriforme attraverso il vaporizzatore può depositarsi condensa sul materiale nastriforme più freddo e provocare l'effetto di sterilizzazione. La condensa successivamente può essere di nuovo asportata in una successiva camera di essiccazione mediante pompaggio sotto vuoto. Con questo procedimento al pressione del vaporizzatore è pari alla pressione della camera di sterilizzazione, che anzi è una parte del vaporizzatore. In tal modo nel contempo è assicurato che la miscela di vapori raggiunge tutte le superiici da sterilizzare.

In un altro procedimento è previsto che la miscela di vapori venga prodotta in un vaporizzatore e successivamente per bagnare gli oggetti mediante condensazione venga convogliata in una distinta camera di sterilizzazione, la cui pressione è decisamente inferiore alla tensione di vapore della miscela di vapori. Il procedimento menzionato per ultimo pertanto è un procedimento a depressione o sotto vuoto, per cui è garantito che tutte le superiici da sterilizzare vengono sicuramente raggiunte dalla miscela di vapori.

L'intervallo di pressione considerato viene definito mediante la seguente considerazione: la temperatura alla quale il perossido d'idrogeno comincia a dissociarsi termicamente è di 140°C. Questa temperatura pertanto nel corso della vaporizzazione non dovrà essere considerevolmente superata verso l'alto. A causa del basso punto di ebollizione dell'acqua la tensione del vapore di soluzioni altamente concentrate, a parità di temperatura, è decisamente inferiore alla tensione di vapore dell'acqua. Per la soluzione al 50% da preferire la tensione di vapore a 120°C ad esempio è di circa 1.100 mb. Affinché la miscela di vapori formata da vapore di perossido d'idrogeno e da vapore acqueo possa fluire il più completamente possibile e senza considerevole diluizione attraverso l'aria residua che rimane nella camera di sterilizzazione, la pressione della camera dovrà essere ampiamente inferiore alla menzionata tensione di vapore, specialmente quando il volume della camera di sterilizzazione è decisamente superiore al volume disponibile della miscela di vapori nel vaporizzatore. Affinché risulti possibile la condensazione nella camera di sterilizzazione, la pressione della camera dovrà poter aumentare sostanzialmente in seguito all'afflusso della miscela di vapori. La pressione della camera prima dell'afflusso della miscela di vapori dovrà essere compresa circa fra 5 e 0,1 mb, ad esempio dovrà essere di circa 1 mb, quando il volume della camera è pari ad esempio a 40 volte il volume del vaporizzatore. Se è minore il rapporto fra volume della camera e volume del vaporizzatore allora la pressione della camera prima dell'afflusso dovrà risultare corrispondentemente più alta.

Si menziona qui il fatto che per effetto della temperatura più alta, con concentrazione contemporaneamente assai alta della miscela di vapori fluente dal vaporizzatore, con effetto secondario contemporaneamente viene concomitantemente sterilizzata anche una conduttura di adduzione riscaldata verso la camera di sterilizzazione, con elevati tassi di azione germicida, anche senza condensazione .

Ciò è di grande importanza per applicazioni completamente asettiche.

L'immissione della miscela di vapori senza aggiuntiva corrente gassosa di trasporto nella camera di sterilizzazione può avvenire in due modalità, o mediante espansione adiabatica oppure mediante cosiddetta sovrasaturazione continua. Tuttavia il passaggio fra espansione adiabatica e sovrasaturazione continua è ampiamente scorrevole, quando ad esempio periodicamente si effettua espansione adiabatica e la pausa fra due espansioni tende a zero.

Con l'espansione adiabatica una determinata quantità della miscela di vapori fluisce dal vaporizzatore, rispettivamente dal gasificatore di colpo portandosi nella camera di sterilizzazione. A causa della rapidità del processo non può mai variare l'energia complessiva contenuta nella miscela di vapori, essa deve rimanere necessariamente costante cosicché si ottiene una variazione di stato adiabatica. Tuttavia durante l'espansione adiabatica aumenta fortemente il volume occupato dalla miscela di vapori, poiché la miscela di vapori oltre al volume del vaporizzatore deve ora riempire anche il volume della camera di sterilizzazione. In tal modo viene drasticamente ridotta la temperatura e quindi si va ampiamente al disotto del punto di rugiada, per cui si ottiene una miscela di vapori estremamente sovrasatura, cosicché quasi tutta la massa contenuta nella miscela di vapori condensa in tempo brevissimo in corrispondenza di tutte le superfici esposte alla miscela di vapori.

Per ottenere l'espansione brusca la pressione della camera dovrà essere di gran lunga inferiore alla pressione nel vaporizzatore. Ad esempio l'espansione di una miscela di vapori a 90°C al volume doppio porta ad una temperatura di circa 10°C, mentre l'espansione a 10 volte il volume porta ad una temperatura di circa -110°C. Il vantaggio dell'espansione adiabatica sta soprattutto nel tempo estremamente breve necessario per produrre uno strato di condensa. Pertanto essa verrà preferita per le applicazioni in cui è importante un tempo di sterilizzazione particolarmente breve, ad esempio per la sterilizzazione di bottiglie di PET.

Nell'altra variante, secondo cui la miscela di vapori in seguito alla sovrasaturazione continua fluisce dal vaporizzatore nella camera di sterilizzazione, la miscela di vapori pure in base al gradiente di pressione applicato dal vaporizzatore si porta nella camera di sterilizzazione, laddove tuttavia il processo dura più a lungo. Per un certo intervallo di tempo viene continuamente vaporizzata soluzione acquosa, per cui nel vaporizzatore rimane conservata una sovrappressione e pertanto continuamente una miscela di vapori può essere rifornita nella camera di sterilizzazione. Poiché la temperatura, e quindi anche la pressione, nel vaporizzatore è più alta, la miscela di vapori espande nella camera di sterilizzazione, il che porta di nuovo ad un raffreddamento. Tuttavia, aggiuntivamente a ciò, la pressione nella camera di sterilizzazione viene aumentata per effetto della miscela di vapori continuamente fluente susseguentemente. Sia il raffreddamento sia anche l'aumento della pressione portano ad una sovrasaturazione della miscela di vapori che si accumula nella camera di sterilizzazione, poiché entrambi i processi spingono lo stato della miscela di vapore rispettivamente al disotto del punto di rugiada. Fintantoché viene addotta miscela di vapori si ottiene condensa su tutte le superfici accessibili.

Con questa continua sovrasaturazione, con volumi di vaporizzatore relativamente piccoli è possibile produrre e depositare una grandissima quantità di condensa, laddove tuttavia il processo richiede un tempo corrispondentemente maggiore. Al riguardo la pressione della camera di sterilizzazione dovrà essere inferiore alla pressione del vaporizzatore solo in modo non sostanziale, ed esattamente in misura tale che possa affluire la quantità necessaria di miscela di vapori. Pertanto nel vaporizzatore dovrà sussistere una temperatura tale che ivi la tensione di vapore è sempre superiore alla pressione della camera. La sovrasaturazione continua pertanto è adatta per le applicazioni in cui il tempo di sterilizzazione non è necessariamente in primo piano. Il mezzo citato per ultimo però fornisce aggiuntivamente il vantaggio della temperatura della miscela di vapori sostanzialmente più alta, che anzi non viene fortemente ridotta in seguito a brusca espansione estrema, nonché la possibilità di poter condensare su superfici relativamente calde.

Specialmente per la sterilizzazione di superfici relativamente grandi e complicate può essere vantaggioso quando la bagnatura mediante condensazione nonché la successiva essiccazione della condensa vengono ripetute almeno una volta. Cicli molteplicemente ripetuti, formati da condensazione con rispettivamente successivo scarico tramite pompaggio dello strato di condensa, in questi casi, a parità di durata di trattamento complessiva, in certe circostanze forniscono un risultato migliore di un'unica condensazione con durata di azione corrispondentemente più lunga. Eventualmente anche una condensazione multipla senza scarico intermedio tramite pompaggio dello strato di condensa fornisce già risultati migliorati.

In verità la ripetizione di un ciclo, formato da condensazione ed evacuazione, è già fondamentalmente nota per un procedimento di sterilizzazione non del genere in questione (DE 198 18 224 Al), tuttavia per il noto procedimento non si tratta di una sterilizzazione chimica mediante perossido d'idrogeno ma di un procedimento di sterilizzazione puramente termico mediante vapore acque saturo ad almeno 120°C.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche dell'invenzione risultano dalla seguente descrizione di alcuni esempi di realizzazione rappresentati schematicamente.

La figura 1 mostra un impianto per attuare un procedimento, in cui la miscela di vapori viene prodotta in un vaporizzatore e successivamente convogliata in una distinta camera di sterilizzazione;

la figura 2 mostra un impianto per attuare un procedimento, in cui il vaporizzatore è contemporaneamente la camera di sterilizzazione.

Nell'impianto secondo la figura 1 in un primo momento viene prodotta una miscela di vapore acqueo e di vapore di perossido d'idrogeno, laddove fondamentalmente è irrilevante se relativamente al rispettivo vapore si tratta di vapore umido o di vapore caldo. Il vaporizzatore, rispettivamente gasif icatore, di modalità costruttiva fondamentalmente a piacere è contrassegnato con 1. Al vaporizzatore 1, tramite una conduttura di adduzione 2 e una valvola 2 sotto pressione, viene addotta una soluzione acquosa di perossido d'idrogeno e acqua, con la concentrazione desiderata, nella direzione A.

A valle del vaporizzatore 1 è disposta una camera di sterilizzazione 6, in cui si trovano oggetti 7, 8, che sono depositati su un appoggio adeguato 9 e di cui si intendono sterilizzare le superfici. Nel caso di contenitori da sterilizzare questi stessi possono eventualmente costituire addirittura la camera di sterilizzazione.

In un primo momento viene evacuata la camera di sterilizzazione 6, e precisamente per mezzo di un'adatta pompa del vuoto 10. Successivamente la camera di sterilizzazione 6 mediante chiusura di una valvola 11 viene isolata dalla pompa del vuoto 10, cosicché non viene più effettuata l'aspirazione.

Aprendo una valvola 5 si provvede ora affinché la miscela di vapori situata nel vaporizzatore 1 tramite la conduttura 4 pervenga nella camera di sterilizzazione 6, sia mediante espansione adiabatica oppure sovrasaturazione continua. La pressione nel vaporizzatore 1 di conseguenza dovrà essere più alta della pressione nella camera di sterilizzazione 6. Durante l'espansione il volume occupato dalla miscela di vapori aumenta, per cui la miscela di vapori si raffredda decisamente al disotto del punto di rugiada e condensa in corrispondenza di tutte le superfici, ad essa accessibili, degli oggetti 7 e 8, nonché dell'appoggio 9 e delle superfici interne della camera di sterilizzazione 6. In tal caso aumenta di nuovo la pressione nella camera di sterilizzazione 6. Dopo pochi secondi, con l'ausilio della pompa del vuoto 10, viene scaricata la condensa e la camera di sterilizzazione 6 tramite una conduttura di adduzione 12 e una valvola 13 viene aerata con gas di lavaggio sterile. Il tempo di contatto della condensa con le superfici da sterilizzare può essere inferiore a tre secondi, in funzione delle condizioni marginali.

Nell'impianto secondo la figura 2 nelle direzione di trasporto B, C materiale nastriforme 16 viene trasportato attraverso un vaporizzatore 14 ed una seguente camera di essiccazione 15. Per quanto riguarda il materiale nastriforme 16 può trattarsi ad esempio di nastri di materiale sintetico, dai quali vengono imbutiti bicchieri. Sia nel vaporizzatore 14 sia anche nella camera di essiccazione 15 sono previste rispettivamente in corrispondenza dell'entrata e dell'uscita paratoie 17, 18 e 19 sufficientemente ermetiche. Durante il passaggio del materiale nastriforme 16 attraverso il vaporizzatore 14, che è gui contemporaneamente la camera di sterilizzazione, può depositarsi condensa sul materiale nastriforme 16 sufficientemente freddo. Nella successiva camera di essiccazione 15 la condensa mediante una pompa del vuoto 27 previa apertura di una valvola 28 può essere nuovamente scaricata. Una temperatura di 80°C fino a 120°C nel vaporizzatore 14, che costituisce contemporaneamente la camera di sterilizzazione, non danneggia il materiale nastriforme 16, poiché il tempo di passaggio è unicamente soltanto di circa 2 fino a 3 secondi. La pressione della miscela di vapori corrispondentemente alla curva della tensione di vapore si trova nell'intervallo di circa 300 fino a 1.200 mb. La pressione nella successiva camera di essiccazione 15 quindi, in dipendenza della concentrazione di perossido d'idrogeno impiegato e della temperatura nel vaporizzatore, dovrà essere di circa 0,5 fino a 5 mb.

La camera di essiccazione 15 può essere collegata con una conduttura di adduzione 29 con interposizione di una valvola 30 per gas di lavaggio sterile.

La soluzione di acqua e perossido d'idrogeno con la concentrazione desiderata viene addotta sotto pressione al vaporizzatore 14 da un serbatoio 25 mediante una pompa 26 tramite una conduttura di adduzione 20 e una valvola 21.

Condensa depositata dal vaporizzatore 14 tramite una conduttura di scarico 22 e una valvola 23 può essere depositata in un condensatore 24, dal quale essa si porta di nuovo nel serbatoio 25.

Rivendicazioni

1. Procedimento per sterilizzare oggetti sulle loro superfici, che vengono bagnate mediante la condensa di una miscela di vapori contenente vapore acqueo e vapore di perossido d'idrogeno, laddove la condensa successivamente viene eliminata dalle superfici mediante essiccazione, caratterizzato dal fatto che la bagnatura viene effettuata mediante condensazione della miscela di vapori senza aggiuntiva corrente gassosa di trasporto e l'essiccazione viene effettuata mediante evacuazione ad una pressione inferiore ai punti di ebollizione dell'acqua e del perossido d'idrogeno.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la miscela di vapori viene prodotta in un vaporizzatore servente contemporaneamente da camera di sterilizzazione, attraverso la quale vengono fatti passare gli oggetti da bagnare.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la miscela di vapori viene prodotta in un vaporizzatore e successivamente, per bagnare gli oggetti, viene convogliata in una distinta camera di

Claims (1)

1. sterilizzazione, la cui pressione di camera è inferiore alla tensione del vapore della miscela di vapori. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la miscela di vapori mediante espansione sostanzialmente adiabatica fluisce dal vaporizzatore nella camera di sterilizzazione. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la miscela di vapori in seguito alla sovrasaturazione continua fluisce dal vaporizzatore nella camera di sterilizzazione. 6. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 5, caratterizzato dal fatto che la bagnatura mediante condensazione, nonché la successiva essiccazione della condensa, vengono ripetute almeno una volta. 7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 5, caratterizzato dal fatto che la bagnatura mediante condensazione viene ripetuta almeno una volta senza l'essiccazione intermedia della condensa.