PL194828B1 - Głowica do aseptycznego wprowadzania substancji płynnych i/lub półpłynnych, i/lub sypkich do ośrodków w przepływie - Google Patents

Abstract

Glowica do aseptycznego wprowadzania substancji plynnych i/lub pólplynnych i/lub sypkich do osrodków w przeplywie, laczaca worek z substancja plynna i/lub pólplynna, i/lub sypka z instalacja produkcyjna, która to glowica jest odcinkiem rury z jednego konca mocowanym szczelnie do wylotu dwumembranowego zaworu zamykaja- cego worek z substancja zamkniety szczelnie membrana wewnetrzna dwumembranowego zaworu, zaopatrzona w nóz do nacinania membrany wewnetrznej oraz w zawór, zna- mienna tym, ze zawór, zwlaszcza klapowy (8) jest dopa- sowany do drugiego konca glowicy i w obszarze pomiedzy dwumembranowym zaworem (3) a skrajna pozycja noza (9) sa wlot (15) pary wodnej oraz skierowane do dolu odpro- wadzenie (17) kondensatu pary wodnej przy czym nóz (9) ma na koncu przeciwnym do ostrza (10) poprzeczke (13) w ksztalcie wygietego preta wspólpracujaca z klapa zaworu klapowego (8), nóz jest cylindryczny i ma krawedz tnaca na plaszczyznie nachylonej pod katem do tworzacej cylindra (11) oraz ma pozbawione krawedzi tnacej wciecie (12) wykona- ne w sciance na czesci najkrótszego odcinka tworzacej cylindra (11), a ponadto, w sciance noza (9) jest wykonane co najmniej jedno przelotowe naciecie wzdluzne stabilizuja- ce ulozenie noza, w które wchodzi prowadnica (19) wysta- jaca z powierzchni wewnetrznej glowicy. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest głowica do aseptycznego wprowadzania substancji płynnych i/lub półpłynnych, i/lub sypkich do ośrodków w przepływie. Jest ona przydatna do użycia w tych gałęziach przemysłu, gdzie zagadnienie higieny odgrywa znaczącą rolę, m.in. w przemyśle przetwórstwa spożywczego, w przemyśle farmaceutycznym itp.

Ze względu na wysokie wymagania higieniczne, które mają gwarantować uniknięcie zakażenia produktów spożywczych niepożądaną mikroflorą, do bardzo istotnych zabiegów w cyklu produkcyjnym należą zabiegi sterylizacji tak urządzeń jak i składników oraz produktu końcowego. Wymagania te obowiązują w procesach produkcji farmaceutycznej oraz procesach wytwarzania produktów spożywczych. Zabiegi te wykonuje się na różnych etapach procesu produkcyjnego. Mają one wpływ na jakość końcowego produktu i także na ekonomikę procesu wytwarzania.

Takie wysokie wymagania higieniczne muszą spełniać między innymi fermentowane produkty mleczarskie, do których dodane są dodatki owocowe w postaci płynnej lub półpłynnej. Zagadnienie aseptyczności dodatków owocowych o postaci płynnej lub półpłynnej rozwiązano poprzez pakowanie ich w worki występujące w handlu pod nazwą „Bag-in-Box”. Worki te zaopatrzone są w dwumembranowy zawór, występujący w handlu pod nazwą „intasept”, zapewniający szczelność worka i pozwalający na pełną aseptykę czynności jego napełniania. Zawór typu „intasept” jest uformowany jako przelotowy walec, który jest na zewnętrznym końcu, przed napełnieniem, zamknięty elastyczną membraną, nazywaną membraną zewnętrzną. Jeden koniec walca styka się z otworem wlotowym worka zamykanego po napełnieniu membraną wewnętrzną, wprowadzoną pod powlokę worka tak, że w czasie napełniania worka nie hamuje przepływu substancji wprowadzanej do niego. Membrana wewnętrzna zaworu typu „intasept” jest mocowana do ścianek worka po jego napełnieniu. Druga membrana, nazywana membraną zewnętrzną zaworu „intasept”, jest szczelnie przytwierdzona do drugiego końca walca i tworzy szczelne zamknięcie wlotu worka „Bag-in-Box” przed jego napełnieniem. Aby umożliwić szczelne połączenie zaworu „intasept” z urządzeniem dostarczającym substancję do worka, koniec zaworu „intasept” zaopatrzony w membranę zewnętrzną, ma nagwintowania i podcięcia umożliwiające szczelne połączenie.

Sposoby aseptycznego napełniania worków typu „Bag-in-Box”, zaopatrzonych w zawór typu „intasept”, a także budowa końcówki urządzenia służącego do takiego napełniania, a ponadto hermetyczne zamykanie napełnionego worka, zostały opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki Nr 4 916 885, także w niemieckim opisie zgłoszeniowym Nr DE 3 510 859 A1 oraz w opisie zgłoszeniowym EP 0236107 i w opisie WO 99/47432. Wskazane opisy przedstawiają aseptyczne napełnianie worka typu „Bag-in-Box” poprzez dołączenie do zewnętrznego końca zaworu typu „intasept” końcówki, nazywanej też głowicą, do której doprowadzane są środki sterylizujące, oraz substancja lokowana w worku. Końcówka ta jest współosiowa z zaworem i jej wewnętrzna budowa jest tak przewidziana, że wewnątrz niej porusza się nóż mający za zadanie przecięcie zewnętrznej membrany zaworu i otworzenie drogi wpływu substancji do worka. Nóż ten może jedynie przeciąć membranę zewnętrzną zaworu bez uszkodzenia membrany wewnętrznej. Uszkodzenie membrany wewnętrznej nie pozwoli bowiem na aseptyczne zamknięcie worka. Proces napełniania worka wymaga w pierwszym etapie wysterylizowania całej drogi przepływu substancji oraz noża i membrany zewnętrznej zaworu, następnie wymaga przecięcia membrany zewnętrznej, wprowadzenia substancji do worka a na koniec wymaga szczelnego przytwierdzenia membrany wewnętrznej zaworu typu „intasept” do ścianki worka. Do przytwierdzenia membrany wewnętrznej do ścianki worka, tak, aby zamknęła wlot do worka, używane są specjalne przyrządy, przykładane od zewnątrz do ścian worka.

We wskazanych opisach, noże służące do przecinania membrany zewnętrznej mają różne konstrukcje i ukształtowanie obszaru roboczego jest różnorodne. Jednakże wszystkie te konstrukcje mogą służyć jedynie do napełniania worków i zapewnienia aseptyczności tego procesu oraz hermetyczności napełnionego worka „Bag-in-Box”. Rozwiązania te stają się nieprzydatne w procesie opróżniania worka z zachowaniem warunku aseptyczności. Z założenia bowiem konstrukcje te muszą przeciąć membranę zewnętrzną zaworu „intasept” a nie mogą naruszyć membrany wewnętrznej tego zaworu. Natomiast proces opróżniania worka pomija sprawę istnienia membrany zewnętrznej, która była przydatna jedynie przy napełnianiu, i wymaga przecięcia membrany wewnętrznej zaworu „intasept”.

Jednym z tej grupy rozwiązań jest rozwiązanie głowicy dołączonej do zaworu typu „intasept” opisane w zgłoszeniowym opisie patentowym WO 99/47432. Przedstawione w nim urządzenie jest dołączane poosiowo i szczelnie do zewnętrznego końca zaworu dwumembranowego „intasept”. Urządzenie

PL 194 828 B1 składa się z dwóch rozłączalnych części, z których część bliższa membrany zewnętrznej zaworu jest zaworem motylkowym w obudowie, a do niego jest przykręcona pokrywa, wewnątrz której osadzony jest nóż. Nóż napędzany jest silnikiem. Nóż ma kształt rurkowy i w jego ściankach wykonane są wycięcia o specjalnym kształcie, także dzielące krawędź tnącą noża na 2 połowy. Wycięcia wykonane w ściankach noża są tak rozmieszczone, że w te wycięcia wchodzi klapa zaworu motylkowego. Ruch zaworu motylkowego, po wprowadzeniu klapy do wycięć w ściankach noża, powoduje obrót noża wokół jego osi. Ruch obrotowy noża jest skojarzony z ruchem posuwistym tego noża, nadawanym przez silnik napędzający nóż. Przecięcie membrany zewnętrznej zaworu „intasept” w opisywanym rozwiązaniu, jest wynikiem dwóch ruchów noża: obrotowego, nadanego przez obrót zaworu motylkowego i równoczesnego ruchu posuwistego, nadanego przez silnik. Do pokrywy, w której osadzony jest nóż, dołączone są doprowadzenie pary oraz doprowadzenie substancji wprowadzanej do zbiornika.

W rozwiązaniach znanych ze wskazanych powyżej opisów, noże służące do przecinania membrany zewnętrznej mają różne konstrukcje i ukształtowanie obszaru roboczego jest różnorodne. Jednakże wszystkie te konstrukcje mogą służyć jedynie do napełniania worków „Bag-in-Box”. Rozwiązania te są nieprzydatne w procesie opróżniania worka z zachowaniem warunku antyseptyczności. Opróżnianie worków wymaga przecięcia membrany wewnętrznej zaworu „intasept”, zaś opisane znane urządzenia działają jedynie na membranę zewnętrzną zaworu i przy nieprzytwierdzonej do ścianek worka membranie wewnętrznej zaworu.

Istota głowicy łączącej worek z substancją płynną i/lub półpłynną, i/lub sypką z instalacją produkcyjną, będącej odcinkiem rury połączonej z zaworem dwumembranowym i zaopatrzonej w nóż oraz w zawór polega na tym, że zawór, zwłaszcza klapowy, jest dopasowany do drugiego końca głowicy i w obszarze pomiędzy dwumembranowym zaworem a skrajną pozycją noża są wlot pary wodnej oraz skierowane do dołu odprowadzenie kondensatu pary wodnej przy czym nóż ma na końcu przeciwnym do ostrza poprzeczkę w kształcie wygiętego pręta współpracującą z klapą zaworu klapowego, nóż jest cylindryczny i ma krawędź tnącą na płaszczyźnie nachylonej pod kątem do tworzącej cylindra oraz ma pozbawione krawędzi tnącej wcięcie wykonane w ściance na części najkrótszego odcinka tworzącej cylindra, a ponadto, w ściance noża jest wykonane co najmniej jedno przelotowe nacięcie wzdłużne stabilizujące ułożenie noża, w które wchodzi prowadnica wystająca z powierzchni wewnętrznej głowicy.

Według niniejszego wynalazku zostało rozwiązane zagadnienie opróżniania worka „Bag-in-Box”, zamkniętego zaworem typu „intasept”, z zachowaniem warunków aseptycznego i sterylnego dostarczenia zawartości worka do instalacji produkcyjnej, w której następuje mieszanie substancji dostarczanej z surowcem głównym wyrobu. Opracowana głowica według wynalazku jest mocowana szczelnie do wylotu dwumembranowego zaworu zamykającego worek napełniony substancją. Worek jest zamknięty szczelnie membraną wewnętrzną dwumembranowego zaworu i tę membranę przecina się przy użyciu głowicy według wynalazku co umożliwia hermetyczny przepływ zwartości worka do instalacji produkcyjnej.

Głowica według wynalazku jest prosta w obsłudze i pozwala na szybkie dołączenie worka do instalacji produkcyjnej. Sterylizacja parą wszystkich części odbywa się w jednym zabiegu technologicznym i obejmuje obszar od membrany wewnętrznej zamykającej szczelnie worek z substancją aż do klapy zaworu klapowego i obejmuje równocześnie nóż. Obszar za zaworem klapowym jest już częścią instalacji produkcyjnej, do której dopływa zawartość worka i jest sterylizowany razem z instalacją. Proces sterylizacji głowicy jest więc bardzo szybki i obejmuje całą drogę przepływu substancji od worka do instalacji i nie wymaga żadnych dodatkowych czynności. Rozmieszczenie wlotu pary do głowicy oraz wylotu kondensatu pozwala na wykorzystanie naturalnych właściwości tych ośrodków. Otwarcie worka z substancją następuje w wyniku jednego ruchu, tylko ruchu posuwistego noża, wywołanego otwieraniem klapy zaworu klapowego, czyli otwieraniem drogi do instalacji. W konstrukcji według wynalazku nie ma więc potrzeby stosowania dodatkowych urządzeń napędzających. Ruch noża jest ustabilizowany dzięki temu, że nóż ma w ściance wycięcie, w które wchodzi prowadnica noża wystająca z powierzchni wewnętrznej głowicy. Ich wzajemne połączenie wykonuje się przy montażu, odpowiednio osadzając prowadnicę w wycięciu w ściance noża. Specjalna konstrukcja ostrza noża zapobiega wpadnięciu szczątków przeciętej membrany, bowiem one nie mogą oddzielić się od membrany wewnętrznej. Wypukła poprzeczka wykonana na końcu noża pozwala na skrócenie noża a tym samym na zmniejszenie masy noża, przy jednoczesnym zapewnieniu pełnego dopasowania do obwodu klapy zaworu klapowego. Tak więc otwarcie zbiornika w warunkach sterylnych, przy pomocy

PL 194 828 B1 głowicy według wynalazku, odbywa się tylko na skutek krótkiego, posuwistego ruchu noża wywołanego otwarciem zaworu klapowego.

Przedmiot wynalazku oraz jego działanie zostanie dokładniej opisany na przykładzie głowicy według wynalazku zamontowanej w instalacji używanej do dozowania w przepływie wsadów owocowych do mlecznych produktów fermentowanych.

Głowica według wynalazku uwidoczniona jest na rysunku, którego fig. 1 przedstawia w widoku z boku częściowo przekrojoną głowicę połączoną z workiem zawierającym substancję półpłynną, fig. 2 - tę samą głowicę w widoku z góry, zaś fig. 3 przedstawia schematycznie nóż cylindryczny.

Worek 1 zawierający substancję półpłynną, którą w przykładzie jest koncentrat owocowy, zamknięty jest wewnętrzną membraną 2 dwumembranowego zaworu 3, występującego w handlu pod nazwą zawór „intasept”. Worek 1 jest zamknięty aseptycznie i zawarty w nim koncentrat jest sterylny. Do wylotu dwumembranowego zaworu 3 dołączony jest jeden koniec rury 4. Połączenie to jest uszczelnione uszczelką 5 i dociśnięte klamrą 6. Do kołnierza 7, stanowiącego zakończenie zaworu klapowego 8 dołączony jest szczelnie drugi koniec rury 4. W omawianym przykładzie wykonania głowicy zostały one zespawane. Poosiowo, wewnątrz rury 4 umieszczony jest nóż 9 służący do nacinania membrany 2. Nóż 9, pokazany dokładniej na fig. 3 rysunku, jest cylindryczny i ma krawędź tnącą 10 wykonaną tak, że jest ona na płaszczyźnie nachylonej pod kątem do tworzącej cylindra 11. W bocznej ściance cylindra 11 wykonane jest wycięcie 12 i jest ono pozbawione krawędzi tnącej. Jest ono wykonane na tej części ścianki cylindra, która jest najkrótsza. Nóż, na końcu przeciwnym do krawędzi tnącej, ma poprzeczkę 13 współpracującą z klapą 14 zaworu klapowego 8. W ściance noża wykonane są dwa przelotowe nacięcia wzdłużne. Wyjście z zaworu klapowego 8 połączone zostało z instalacją produkcyjną do produkcji mlecznych produktów fermentowanych. W obrębie rury 4 wykonane są dwa wloty, o osiach prostopadłych do siebie, a mianowicie wlot 15 pary wodnej, łączący wnętrze rury 4 ze źródłem pary poprzez zawór 16 oraz odprowadzenie 17 kondensatu pary wodnej wyprowadzające kondensat pary wodnej z obszaru głowicy poprzez zawór 18. W rurze 4 jest wykonana prowadnica 19, służąca do utrzymania właściwego ruchu noża 9.

Działanie głowicy według wynalazku, w omawianym przykładzie, jest następujące: Do kołnierza zaworu membranowego 3 wystającego poza obrys ścianki worka 1 zostaje dołączony koniec rury 4 poprzez uszczelkę 5 i dociśnięty klamrą 6. W rurze 4 osadzony już jest nóż cylindryczny i jego poprzeczka 13 dotyka klapy 14. Stan ten uwidoczniony jest na fig. 1 rysunku. W tak uszczelnionym wnętrzu głowicy równocześnie otwiera się zawór 16 wlotu 15 pary wodnej i zawór 18 odprowadzenia 17 kondensatu. Doprowadzana jest para wodna i następuje sterylizacja wnętrza głowicy. Po zamknięciu zaworu 16 wlotu 15 i zaworu 18 odprowadzenia 17, już w warunkach aseptycznych, następuje uruchomienie zaworu klapowego 8 i jego klapa 14 popycha nóż 9, który wycina otwór w membranie 2. Dokładność ruchu noża zapewniona jest dzięki wpasowaniu prowadnicy 19 noża do nacięć wykonanych w ściance noża 9. Ten stan uwidoczniony jest na fig. 2 rysunku. Dotychczas hermetycznie zamknięty worek 1 może być opróżniany. Wycięty przez nóż 9 fragment membrany 2 pozostaje złączony z workiem 1, gdyż wykonany otwór nie ma obrysu zamkniętego. Uzyskano to dzięki wycięciu 12 wykonanemu w ściance noża 9. Zabezpiecza to przed wpadnięciem wyciętego krążka membrany do wsadu, czyli do wnętrza instalacji produkcyjnej. Zależnie od sposobu prowadzenia procesu produkcyjnego substancja półpłynna, czyli koncentrat owocowy może być podawany poprzez pompy dozujące. Może być też prowadzony proces produkcji poprzez użycie, przykładowo dwóch głowic według wynalazku i ich praca może być przemienna. Uzyskać to można typowymi metodami sterowania procesem produkcji. Mogą także być podawane wtedy równocześnie różne składniki jako dodatki do ośrodka stanowiącego zawartość instalacji produkcyjnej.

Poprzez użycie głowicy według wynalazku, substancja płynna i/lub półpłynna, i/lub sypka podawana jest do instalacji produkcyjnej w warunkach hermetycznych i po wykonaniu wyjałowienia parą. Tym samym produkt końcowy nie wymaga dodatkowych zabiegów wyjaławiających.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Głowica do aseptycznego wprowadzania substancji płynnych i/lub półpłynnych, i/lub sypkich do ośrodków w przepływie, łącząca worek z substancją płynną i/lub półpłynną, i/lub sypką z instalacją produkcyjną, która to głowica jest odcinkiem rury z jednego końca mocowanym szczelnie do wylotu dwumembranowego zaworu zamykającego worek z substancją zamknięty szczelnie membraną wewnętrzną dwumembranowego zaworu, zaopatrzona w nóż do nacinania membrany wewnętrznej oraz w zawór, znamienna tym, że zawór, zwłaszcza klapowy (8) jest dopasowany do drugiego końca głowicy i w obszarze pomiędzy dwumembranowym zaworem (3) a skrajną pozycją noża (9) są wlot (15) pary wodnej oraz skierowane do dołu odprowadzenie (17) kondensatu pary wodnej przy czym nóż (9) ma na końcu przeciwnym do ostrza (10) poprzeczkę (13) w kształcie wygiętego pręta współpracującą z klapą zaworu klapowego (8), nóż jest cylindryczny i ma krawędź tnącą na płaszczyźnie nachylonej pod kątem do tworzącej cylindra (11) oraz ma pozbawione krawędzi tnącej wcięcie (12) wykonane w ściance na części najkrótszego odcinka tworzącej cylindra (11), a ponadto, w ściance noża (9) jest wykonane co najmniej jedno przelotowe nacięcie wzdłużne stabilizujące ułożenie noża, w które wchodzi prowadnica (19) wystająca z powierzchni wewnętrznej głowicy.