Dispositivo y procedimiento para producir una mezcla de gases esterilizadores.

Dispositivo para producir una mezcla de gases esterilizadores,

en el que la mezcla de gases (G) se genera a partir de un primer componente gaseoso (F1) como fase continua, en particular aire (AR) como el aire estéril (AS), y un segundo componente líquido (F2') como fase dispersa, en particular un agente de esterilización como el peróxido de hidrógeno (H2O2'), en una proporción predefinida (F1/F2'), con un depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) con un volumen de almacenamiento fijo (V), en el que se pulveriza el segundo componente líquido (F2') y se mezcla de manera homogénea con el componente gaseoso (F1), encontrándose el sistema disperso producido de este modo, es decir, el aerosol (A; F1, F2'; AR, H2O2'; AS, H2O2'), en el volumen de almacenamiento fijo (V) a una presión constante y alimentándose el fluido obtenido (A; F) a un dispositivo de distribución (30) y descargándose desde éste de manera controlada según las necesidades, compensándose la pérdida de presión en el depósito de almacenamiento (1.1) al abrirse el dispositivo de distribución (30) mediante el suministro ulterior del primer componente gaseoso (F1) con la alimentación y la adición simultáneas del segundo componente líquido (F2') en la proporción predefinida (F1/F2'), estando compuesto un depósito (1) en su parte superior del depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) que se transforma por debajo, por su extremo de descarga, en un depósito de evaporación (1.2) con un dispositivo calefactor (2), presentando el depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) al menos una tobera de pulverización controlada (3; 3.1, 3.2) que posee una conexión para alimentar el primer componente gaseoso (F1) y una conexión para alimentar el segundo componente líquido (F2'), estando asignado al depósito (1) un dispositivo regulador de presión (14) que en dependencia de los requerimientos del dispositivo de distribución (30) activa la al menos una tobera de pulverización (3; 3.1, 3.2) y mantiene la presión constante predefinida (p2 ≥ pA) mediante la alimentación del primer componente gaseoso (F1) y del segundo componente líquido (F2') en la proporción predefinida (F1/F2'),

caracterizado por que

el dispositivo de distribución (30) comprende una válvula de dosificación conectada al depósito de evaporación (1.2) mediante un conducto de dosificación (26).

Dispositivo y procedimiento para producir una mezcla de gases esterilizadores

Campo de la técnica La invención se refiere a un dispositivo para producir una mezcla de gases esterilizadores de acuerdo con la reivindicación 1, mediante el que la mezcla de gases se genera a partir de un primer componente gaseoso como fase continua, en particular aire como el aire estéril, y un segundo componente líquido como fase dispersa, en particular un agente de esterilización como el peróxido de hidrógeno, en una proporción predefinida y se refiere a un procedimiento para producir una mezcla de gases esterilizadores de acuerdo con la reivindicación 19, así como a la utilización del dispositivo de acuerdo con la reivindicación 27. La invención se puede aplicar en particular en un dispositivo y un procedimiento para producir una mezcla de aire y peróxido de hidrógeno en forma de vapor con propiedades esterilizadoras para la utilización en máquinas de conformado, llenado, sellado y envasado.

Estado de la técnica Si los alimentos como la leche o los zumos y los alimentos secos y/o triturados como las sopas o similares se envasan en condiciones de envasado asépticas, estos se pueden almacenar a temperatura ambiente durante un período de tiempo mayor, sin deteriorarse. La premisa al respecto es que el alimento se ponga a disposición sin gérmenes y que el envase, así como el entorno directo, en el que se realiza el llenado y el envasado, se esterilicen o se desinfecten.

La esterilización deseada del envase se lleva a cabo, por ejemplo, en una llamada máquina de conformado,

envasado y cierre, como la conocida máquina envasadora Incoterms 2000, modelo 2450, adquirible en la firma FEP, Ahaus, Alemania, en la que, por ejemplo, se conforma y se esteriliza el envase, se envasa el producto y se sella el envase lleno con una tapa que también se ha esterilizado. Todas las zonas de la máquina envasadora, a las que están asignados los pasos de procedimiento y las medidas anteriores, se solicitan asimismo normalmente con un agente de esterilización. En este sentido se prefiere un agente que contenga como mezcla de gases monofásica aire y peróxido de hidrógeno (a continuación se escribe siempre H2O2) en forma de vapor o como aerosol bifásico la fase continua aire y la fase dispersa H2O2 líquido en forma de gotas finas. Es conocido mezclar el H2O2 con vapor de agua y alimentar la mezcla de gases monofásica obtenida a la zona de esterilización, en la que existe el peligro de que se formen gotas no deseadas debido al gran contenido de líquido.

El alto efecto bactericida del H2O2 se basa en que éste representa un agente oxidante muy fuerte en comparación con la mayoría de las sustancias y, por tanto, actúa como un fuerte agente blanqueador y desinfectante. El H2O2 es un compuesto líquido de agua y oxígeno de color azul pálido, muy estable e incoloro en forma acuosa que se utiliza en una concentración de 30 a 35% en caso de utilizarse en las máquinas envasadoras mencionadas arriba y con fines de esterilización y desinfección en la industria alimentaria en general.

No obstante, las condiciones de envasado asépticas se garantizan sólo si se forma una película de líquido cerrada sobre las superficies que se van a esterilizar o desinfectar. Esto se consigue siempre que el H2O2 de la fase de vapor se condense en las superficies más frías de los envases y/o en las paredes del depósito de las zonas de envasado. A tal efecto, se necesita forzosamente H2O2 en forma de vapor que se aplique junto con un gas portador,

por ejemplo, aire o aire estéril. Por consiguiente, la mezcla de gases desinfectantes, compuesta del primer componente gaseoso, aire o aire estéril, y del segundo componente en forma de vapor, H2O2 en forma de vapor, se debe poner a disposición a una temperatura ligeramente superior a la temperatura de condensación del H2O2 en forma de vapor bajos condiciones de estado dadas (> (100-108) ºC) .

El documento DE3047087A1 divulga un dispositivo y un procedimiento de tipo genérico que permiten esterilizar material de envasado, en particular depósitos conformados a partir de recortes, mediante un aerosol de H2O2. En este caso, el agente de esterilización líquido, el H2O2, se pulveriza por nebulización ultrasónica en una cámara de niebla, solicitada con aire, que presenta un volumen fijo y está sometida a una presión constante debido a la solicitación con el aire procedente de una fuente de presión. La cámara de niebla o esta última y un depósito de 55 almacenamiento, conectado a la misma, están conectados a un dispositivo distribuidor del aerosol compuesto de H2O2 líquido y aire. La pérdida de presión, que se genera en la cámara de niebla o en la cámara de niebla y el depósito colector al abrirse el dispositivo distribuidor, se vuelve a compensar después de cerrarse el dispositivo distribuidor mediante la fuente de presión, garantizando la nebulización ultrasónica la proporción requerida entre la fase dispersa, el H2O2 líquido y la fase continua, el aire. El aerosol producido de esta manera puede salir sincronizadamente a través del dispositivo distribuidor.

Este conocido dispositivo produce un aerosol más o menos homogéneo, controlándose el tamaño de las gotas del aerosol en dependencia de la frecuencia de ultrasonido utilizada. No obstante, el cambio de tamaño de las gotas no significa que esto permite ajustar también al mismo tiempo de manera definida la proporción entre aire y H2O2. Una 65 mezcla de gases esterilizadores, que está compuesta de aire y H2O2 en forma de vapor, condensándose este último de la manera descrita sobre las superficies a esterilizar y produciendo así una película de líquido cerrada, no se puede producir con el dispositivo conocido, porque no está previsto un sistema de calentamiento. Además, un flujo volumétrico de aerosol casi constante durante la distribución del aerosol sólo se puede aplicar sobre el material de envasado mediante el dispositivo distribuidor si éste se encuentra conectado al depósito de almacenamiento y si este último presenta un volumen considerablemente mayor que la cámara de niebla, en la que se produce el

aerosol.

En el documento DE3824923A1 se describe un dispositivo para la esterilización de depósitos que presenta un depósito antepuesto con un volumen definido y una tobera múltiple, dispuesta en el mismo, para el aire y el peróxido de hidrógeno. El aerosol formado aquí se conduce a continuación a través de un tubo que se encuentra conectado en el punto más alto del depósito, así como orientado hacia abajo en perpendicular en su desarrollo posterior y que se puede calentar en el lado exterior mediante un dispositivo calefactor, y se alimenta a su lugar de destino.

El documento DE10206174B4 describe un procedimiento para la producción de peróxido de hidrógeno en forma de vapor que se utiliza para la esterilización del envase o del depósito de envasado en una máquina envasadora. Este procedimiento se caracteriza por que el peróxido de hidrógeno pulverizado y el aire se guían a través de un conducto con al menos un tubo en espiral que se extiende dentro de un intercambiador de calor, por que el vapor caliente se conduce a presión a través del intercambiador de calor y por que el procedimiento se controla de tal modo que el peróxido de hidrógeno pulverizado y el aire se calientan en el conducto y salen en forma de vapor por un extremo de descarga del conducto.

El dispositivo para la ejecución del conocido procedimiento según el documento DE10206174B4, al igual que el dispositivo según el documento DE3824923A1, no permiten reconocer si en cada caso están previstos medios para controlar la producción de la mezcla de gases esterilizadores de acuerdo con las necesidades, ajustar de manera definida la concentración, es decir, la proporción de aire y H2O2, y supervisar continua y oportunamente esta proporción a fin de garantizar una esterilización o desinfección suficiente.

Por el documento DE29821687U1 es conocido un dispositivo para producir un aerosol formado a partir de un componente gaseoso, en particular aire como el aire estéril, y un componente líquido, en particular un agente de esterilización como el peróxido de hidrógeno. Este dispositivo presenta, entre otros, un depósito, en el que se pulveriza continuamente el componente líquido y se mezcla con una corriente de gas adaptada al depósito, estando dispuesta en la zona inferior del depósito una tobera anular orientada axialmente hacia arriba para formar una corriente de gas anular y estando dispuesta en el centro de la tobera anular un tobera pulverizadora para el componente líquido del aerosol. En un conducto de descarga del aerosol, conectado al extremo superior del depósito, puede... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para producir una mezcla de gases esterilizadores, en el que la mezcla de gases (G) se genera a partir de un primer componente gaseoso (F1) como fase continua, en particular aire (AR) como el aire estéril (AS) , y un 5 segundo componente líquido (F2’) como fase dispersa, en particular un agente de esterilización como el peróxido de hidrógeno (H2O2’) , en una proporción predefinida (F1/F2’) , con un depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) con un volumen de almacenamiento fijo (V) , en el que se pulveriza el segundo componente líquido (F2’) y se mezcla de manera homogénea con el componente gaseoso (F1) , encontrándose el sistema disperso producido de este modo, es decir, el aerosol (A; F1, F2’; AR, H2O2’; AS, H2O2’) , en el volumen de almacenamiento fijo (V) a una 10 presión constante y alimentándose el fluido obtenido (A; F) a un dispositivo de distribución (30) y descargándose desde éste de manera controlada según las necesidades, compensándose la pérdida de presión en el depósito de almacenamiento (1.1) al abrirse el dispositivo de distribución (30) mediante el suministro ulterior del primer componente gaseoso (F1) con la alimentación y la adición simultáneas del segundo componente líquido (F2’) en la proporción predefinida (F1/F2’) , estando compuesto un depósito (1) en su parte superior del depósito de 15 pulverización y almacenamiento (1.1) que se transforma por debajo, por su extremo de descarga, en un depósito de evaporación (1.2) con un dispositivo calefactor (2) , presentando el depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) al menos una tobera de pulverización controlada (3; 3.1, 3.2) que posee una conexión para alimentar el primer componente gaseoso (F1) y una conexión para alimentar el segundo componente líquido (F2’) , estando asignado al depósito (1) un dispositivo regulador de presión (14) que en dependencia de los requerimientos del dispositivo de distribución (30) activa la al menos una tobera de pulverización (3; 3.1, 3.2) y mantiene la presión constante predefinida (p2 = pA) mediante la alimentación del primer componente gaseoso (F1) y del segundo componente líquido (F2’) en la proporción predefinida (F1/F2’) ,

caracterizado por que el dispositivo de distribución (30) comprende una válvula de dosificación conectada al depósito de evaporación (1.2) 25 mediante un conducto de dosificación (26) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado por que el depósito de evaporación (1.2) está configurado en forma de una parte de depósito tubular estrechada respecto al 30 depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) .

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,

caracterizado por que el dispositivo calefactor (2) presenta al menos un tubo (2.1; 2.2; 2.3) que se calienta desde el exterior y en el que 35 circula el aerosol (A) o el fluido (F) a calentar, estando formada la envoltura exterior del dispositivo calentador (2) , que aloja internamente un medio calefactor, por la envoltura del depósito de evaporación (1.2) .

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,

caracterizado por que el dispositivo calefactor (2) está configurado como intercambiador de calor tubular (2.1) , en el que el aerosol (A) o el fluido (F) a calentar circula por el lado interior de al menos dos tubos interiores (2.1a) conectados en paralelo, estando formada la envoltura exterior del intercambiador de calor tubular (2.1) , que aloja internamente un medio calefactor, por la envoltura del depósito de evaporación (1.2) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4,

caracterizado por que el intercambiador de calor tubular (2.1) se extiende a todo lo largo del depósito de evaporación (1.2) .

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3,

caracterizado por que el tubo está diseñado como tubo recto (2.2) .

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3,

caracterizado por que 55 el tubo está diseñado como tubo en espiral (2.3) .

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado por que el dispositivo calefactor (2) está calentado con vapor, preferentemente vapor de agua ST en condiciones de 60 saturación.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8,

caracterizado por que en la envoltura del depósito de pulverización y almacenamiento (1.1) están dispuestas dos toberas de pulverización. 65

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9,

caracterizado por que las toberas de pulverización (3.1, 3.2) están dispuestas diametralmente entre sí.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10,

caracterizado por que las toberas de pulverización (3.1, 3.2) están dispuestas de manera desplazada axialmente en altura una respecto a otra.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11,

caracterizado por que la tobera o las toberas de pulverización (3; 3.1, 3.2) están configuradas como toberas binarias.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12,

caracterizado por que la proporción fija predefinida (F1/F2’) de los dos componentes (F1/F2’) , que se van a aplicar a través de la tobera o las toberas de pulverización (3; 3.1, 3.2) , se puede ajustar mediante una variable modificable y/o un período de tiempo modificable de una carrera de apertura de un elemento de cierre de la tobera o las toberas de pulverización (3; 3.1, 3.2) .

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13,

caracterizado por que la tobera o las toberas de pulverización (3; 3.1, 3.2) se activan de manera neumática.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14,

caracterizado por que un medidor de flujo (11; 11, 11.1, 11.2) está dispuesto en cada conducto (25; 25, 25a, 25b) que funciona como conducto de alimentación a la tobera o las toberas de pulverización (3; 3.1, 3.2) para el componente líquido (F2’; H2O2’) .

16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15,

caracterizado por que la tobera o las toberas de pulverización (3; 3.1, 3.2) están conectadas a un depósito colector (4) , regulado respecto a su nivel de llenado, para el componente líquido (F2’; H2O2’) mediante el conducto o los conductos (25; 25, 25a, 35 25b) .

17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 16,

caracterizado por que un dispositivo regulador de nivel de llenado (13) , asignado al depósito colector (4) , general señales de control en caso de una variación predefinida del nivel de llenado.

18. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 17,

caracterizado por que un precalentador (9) está dispuesto en un primer conducto (21) previsto para alimentar el primer componente 45 gaseoso (F1) al depósito de almacenamiento (1.1) .

19. Procedimiento para producir una mezcla de gases esterilizadores mediante la utilización de un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, mediante el que la mezcla de gases (G) se genera a partir de un primer componente gaseoso (F1) como fase continua, en particular aire (AR) como el aire estéril (AS) , y un segundo componente líquido (F2’) como fase dispersa, en particular un agente de esterilización como el peróxido de hidrógeno (H2O2’) , en una proporción predefinida (F1/F2’) , pulverizándose el segundo componente líquido (F2’) en un volumen de almacenamiento fijo y a una presión constante y mezclándose de manera homogénea con el primer componente gaseoso (F1) , descargándose y utilizándose de manera controlada el sistema disperso producido de este modo, es decir, el aerosol (A; F1, F2’; AR, H2O2’; AS, H2O2’) , con fines de esterilización o desinfección según las 55 necesidades, compensándose la pérdida de presión en el volumen de almacenamiento fijo durante la descarga del fluido obtenido (A; F) mediante el suministro ulterior del primer componente gaseoso (F1) con la alimentación y la adición simultáneas del segundo componente líquido (F2’) en la proporción predefinida (F1/F2’) , poniéndose a disposición el aerosol (A) en el volumen de almacenamiento fijo (V) a la presión (p2 = pA) , predefinida y mantenida constante aquí, de modo que la descarga controlada, según las necesidades, del aerosol (A) desde el volumen de almacenamiento (V) se compensa oportunamente mediante una alimentación, dependiente de la descarga intermitente, del primer componente gaseoso (F1) y del segundo componente líquido (F2’) , que tienen una proporción fija predefinida (F1/F2’) uno respecto a otro, hacia el volumen de almacenamiento (V) y el aerosol (A) se calienta a continuación indirectamente para la evaporación del segundo componente líquido (F2’) o del fluido gaseoso obtenido (F) en su recorrido de flujo ulterior y la mezcla de gases (G) , obtenida finalmente y formada por el

primer componente gaseoso (F1) y el segundo componente en forma de vapor (F2”; H2O2”) , se alimenta a su lugar de destino.

20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19,

caracterizado por que el aerosol (A) se calienta con vapor caliente (ST) , en particular vapor de agua en estado de saturación.

21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19 o 20,

caracterizado por que el calentamiento se realiza a una temperatura superficial máxima de 105ºC.

22. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 19 a 21,

caracterizado por que el primer componente gaseoso (F1) se precalienta antes de añadirse el segundo componente líquido (F2’) .

23. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 22,

caracterizado por que el precalentamiento se realiza a una temperatura ϑ1 = ϑAR (ϑAS) que es superior a la temperatura ulterior ϑ3 = ϑG de la mezcla de gases (G) , con preferencia ϑ1 = 130ºC.

24. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 19 a 23,

caracterizado por que el valor real de la proporción (F1/F2’) , que se ha aplicado en el lugar de utilización de la mezcla de gases (G) , se determina mediante la técnica de medición y este valor de medición se utiliza para preajustar los flujos volumétricos, alimentados al volumen de almacenamiento (V) , del primer componente gaseoso (F1) y del segundo componente líquido (F2’) .

25. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 19 a 24,

caracterizado por que se determina el flujo volumétrico del primer componente gaseoso (F1) en un primer período de tiempo predeterminado (Δt) de la utilización de la mezcla de gases (G) , se mide el flujo volumétrico del segundo componente líquido (F2’) , se calcula el valor real de la proporción (F1/F2’) a partir de estos valores y se genera una señal de alarma y/o desconexión en caso de existir una diferencia respecto a la proporción fija predefinida (valor nominal) (F1/F2’) en un intervalo de tolerancia predefinido.

26. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 19 a 25,

caracterizado por que se mide un segundo período de tiempo (ΔtF) necesario para una variación predefinida del nivel de llenado en un depósito colector (4) del segundo componente líquido (F2’) y éste se utiliza para controlar el flujo volumétrico medido del segundo componente líquido (F2’) y/o la proporción fija predefinida (F1/F2’) (valor nominal) .

27. Utilización de un dispositivo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 18 en una máquina 40 envasadora para la esterilización del envase o de la zona de envasado delimitada por paredes del depósito.