DE69611071T2 - Sterilisierbare Anlage zum dosierten Zuführen einer kryogenen Flüssigkeit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Verfahren und Vorrichtungen zur Abgabe oder Verteilung von Dosen einer kryogenen Flüssigkeit (beispielsweise von flüssigem Stickstoff).
• Die Erfindung ist auf verschiedenen technischen Gebieten anwendbar, auf denen Dosen kryogener Flüssigkeit kontinuierlich oder diskontinuierlich mehr oder weniger schnell abgegeben werden müssen. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Gebiete Lebensmittel und Pharmazie.
• So kann es beispielsweise in der Lebensmitteltechnik erforderlich sein, Verpackungen oder Behältnisse unter Druck zu setzen ("Druckbeaufschlagung") und/oder den Sauerstoff- Restgehalt über dem darin enthaltenen Produkt durch Verdampfung von flüssigem Stickstoff zu vermindern ("Inertisierung"). Dies gilt beispielsweise für Metalldosen oder Kunststoffflaschen zur Abfüllung von Getränken, wobei man mit verdampftem Stickstoff sowohl die über der abgefüllten Flüssigkeit vorhandene Gasphase inertisiert (und dadurch die Haltbarkeit des Produkts verbessert) als auch ein Eindrücken des Behältnisses verhindert.
• Dabei ist es besonders schwierig, Behältnisse oder Verpackungen, die sich mit meist hoher Geschwindigkeit, die sich auf mehrere tausend und sogar zehntausend Behältnisse oder Verpackungen pro Stunde belaufen kann, auf einer Fördereinrichtung bewegen, mit gleichen Dosen kroygener Flüssigkeit zu befüllen. So ist es beispielsweise wichtig, daß jedes Behältnis möglichst genau die gleiche Dosis kryogener Flüssigkeit erhält, damit der Innendruck nicht von einem Behältnis zum nächsten variiert. Mit zu wenig oder zu viel Druck beaufschlagte Behältnisse können sich bei der Handhabung, insbesondere beim Stapeln, oder infolge des darin herrschenden Innendrucks leicht verformen.
• Die Anmelderin hat zahlreiche Arbeiten zu diesem Thema durchgeführt, insbesondere mit dem Ziel der Verbesserung von Vorrichtungen zur kontinuierlichen Zuführung von flüssigem Stickstoff zu einem Verwendungsort oder zur sequentiellen Zuführung einer Dosis kryogener Flüssigkeit zu einem Verwendungsort.
• Insbesondere sei auf Arbeiten wie die in den folgenden Druckschriften beschriebenen verwiesen: FR-A-2.547.017; FR-A-2.688.469; FR-A-2.696.152 und FR-A-2.713.216.
• Diese Vorrichtungen enthalten in der Regel:
• - eine Quelle der zu liefernden kryogenen Flüssigkeit;
• - einen Speicher, in dem die erste kryogene Flüssigkeit vorübergehend gespeichert werden kann; und
• - Mittel zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Entnahme der Flüssigkeit aus dem Speicher zwecks Beschickung des Verwendungsorts.
• Außerdem haben die immer strenger werdenden Hygieneanforderungen für Anwendungen auf den Gebieten Lebensmittel und Pharmazie zu immer schärferen Spezifikationen bezüglich Verunreinigungen, Partikeln und Bakterien geführt. Daher wurde angeregt, den flüssigen Stickstoff zur Erfüllung dieser Anforderungen Sterilfiltrationen zu unterziehen. Es ist vorgeschlagen worden, Filter mit Porengrößen unter 0,2 Mikron einzusetzen, die Mikroorganismen mit einer Minimalgröße von 0,3 Mikron abfangen können (Rückhaltevermögen entsprechend den Empfehlungen der Gesundheitsbehörde der USA (FDA)). Die Verwendung derartiger Filter mit so kleinen Porengrößen stellt jedoch insofern technische Probleme, als der Filter in der Strömung einen sehr starken Druckverlust und damit eine Verdampfung des flüssigen Stickstoffs hervorruft, wodurch die am Ausgang des Sterilfilters vorliegende Menge an flüssiger Phase beträchtlich verringert wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die kontinuierliche oder sequentielle Zuführung von Dosen steriler kryogener Flüssigkeit zu einem Verwendungsort zu ermöglichen.
• Es erscheint daher notwendig:
• - nicht nur eine kryogene Flüssigkeit bei minimalem Flüssigkeitsverlust wirksam sterilisieren zu können, sondern auch
• - eine Vorrichtung zu konzipieren, die sterile Dosen liefern kann und damit selbst sterilisierbar ist.
• Die von der Anmelderin zu diesem Thema durchgeführten Arbeiten haben gezeigt, daß im Hinblick auf eine Sterilisation der Speicher, in dem die kryogene Flüssigkeit gespeichert ist, einen äußerst kritischen Punkt der Vorrichtung darstellt, der nur schwer mit der von der Pharmakopöe empfohlenen Sterilisationsoperation, wie unter Verwendung eines heißen Fluids, beispielsweise eines heißen Gases (beispielsweise Wasserdampf) mit den einzuhaltenden Temperatur- und Druckbedingungen (beispielsweise 121ºC/ 15 Minuten), in Einklang zu bringen ist.
• So ist beispielsweise die Oberfläche des Inneren dieser kryogenen Speicher immer verhältnismäßig unregelmäßig und weist Schweißnahtverbindungen oder andere vertiefte Stellen auf, die nicht nur ideale Bakterieneinfangstellen sind, sondern auch Punkte mit geringer Beständigkeit gegen die Temperaturwechselbeanspruchung, der der Speicher widerstehen muß, darstellen, nämlich sehr niedrigen Temperaturen während der Speicherphasen (beispielsweise -196ºC im Fall von flüssigem Stickstoff) und Übergang zu einer hohen Temperatur bei der Heißgassterilisation (beispielsweise +121ºC).
• Die vorliegende Erfindung liefert für dieses komplexe Problem eine technische Lösung mit einer sterilisierbaren Vorrichtung zur Zuführung einer Dosis kryogener Flüssigkeit zu einem Verwendungsort, die entlang einer Fluidtransportlinie:
• - eine Quelle einer ersten kryogenen Flüssigkeit;
• - einen Speicher, in dem die erste kryogene Flüssigkeit vorübergehend gespeichert werden kann;
• - Mittel zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Entnahme der ersten Flüssigkeit aus dem Speicher zwecks Beschickung des Verwendungsorts
• enthält und bei der der Speicher eine Außenhülle und eine Innenhülle, die insbesondere mehrere zusammengeschweißte Teile enthält, wobei alle Schweißnähte mit Schweißtechniken hergestellt werden, die zwischen zwei verschweißten Teilen vollständige Durchdringung ohne Überlappung ergeben, aufweist.
• Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, können derartige Schweißnähte sich fallabhängig an sehr verschiedenen Stellen der Innenhülle befinden, beispielsweise zwischen dem Mantel und dem oberen und unteren Endstück, wenn der Speicher sich aus drei Hauptteilen (Mantel und Endstücke) zusammensetzt, oder am Verbindungspunkt zwischen der Innenhülle und den Mitteln zur Zuführung und Entnahme der kryogenen Flüssigkeit zu und von der Innenhülle, oder auch an einem Verbindungspunkt zwischen der Innenhülle und der Außenhülle.
• Bei den von der Anmelderin durchgeführten Arbeiten hat sich auch ergeben, daß die Verwendung derartiger Schweißnähte im Bereich der Innenhülle des kryogenen Speichers nicht nur so gute Oberflächenzustände ergibt, daß sich keine Unebenheiten oder anderen Bakterienniststellen bilden, sondern auch Oberflächen mit hervorragender Beständigkeit gegenüber den für diese Technologie (Lagerung/ Sterilisation) erforderlichen Temperaturschwankungen bietet.
• Wie weiter unten in den Beispielen erläutert wird, liefert eine derartige Konfiguration hervorragende Ergebnisse bei der bakteriologischen Analyse der anfallenden kryogenen Flüssigkeit.
• Derartige Schweißnähte können beispielsweise nach der Technik des Stirnschmelzschweißens oder der Technik des Stumpfschweißens, die in der Schweißtechnik gut bekannt sind und weiter unten in den Beispielen erläutert werden, erhalten werden. Außerdem sei auf die folgenden Werke und Veröffentlichungen verwiesen: Band 2 des "Welding Handbook", Herausgeber: American Welding Society, 8. Auflage 1991, oder "La Soudure à l'Arc Electrique", Herausgeber: L'Office Technique Pour l'Utilisation de l'Acier, 1933, oder auch "Procedure Handbook of Arc Welding Design and Practice", Herausgeber: Lincoln Electric Company, Cleveland, 1942.
• Unter "Dosis" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Menge an kryogener Flüssigkeit zu verstehen, die dem Verwendungsort fallabhängig kontinuierlich oder sequentiell zugeführt wird.
• Je nach verwendeter Quelle kyrogener Flüssigkeit ordnet man vorteilhafterweise in der Fluidleitung zwischen der Quelle und dem Speicher ein Filtrationsmodul mit:
• - einem bakteriologischen Filter, der von der Quelle einer ersten kryogenen Flüssigkeit gespeist werden kann;
• - einem Behältnis für ein Bad einer zweiten kryogenen Flüssigkeit (bei der es sich vorteilhafterweise um die gleiche wie die zu liefernde erste kryogene Flüssigkeit handelt), das so dimensioniert ist, daß es den Filter in eingetauchter Position aufnehmen kann;
• - einer Rekondensationsschlange, die zwischen der Quelle der zuzuführenden ersten kryogenen Flüssigkeit und dem Filtereingang derart angeordnet ist, daß sie in das Bad aus der zweiten kryogenen Flüssigkeit eingetaucht werden kann.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält vorzugsweise nicht nur diese vor dem Filter angeordnete Rekondensationsschlange, sondern auch noch eine zweite Rekondensationsschlange, die hinter dem Filter derart angeordnet ist, daß sie ebenfalls in das Bad aus der zweiten kryogenen Flüssigkeit eingetaucht werden kann. Besonders bevorzugt enthält die Vorrichtung neben den beiden Rekondensationsschlangen ein Mittel zur Erzeugung eines Druckverlusts, das hinter dem Filter derart angeordnet ist, daß es ebenfalls in das Bad aus der zweiten kryogenen Flüssigkeit eingetaucht werden kann, wobei die zweite Rekondensationsschlange zwischen dem Filter und dem Mittel zur Erzeugung des Druckverlusts angeordnet ist.
• Vorteilhafterweise besteht das Mittel zur Erzeugung eines Druckverlusts aus einem Kapillarrohr.
• Wie für den Fachmann leicht ersichtlich ist, nimmt der Füllstand der ersten kryogenen Flüssigkeit im Speicher mit Zuführung von Flüssigkeitsdosen zum Verwendungspunkt nach und nach ab. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält nach einer Ausgestaltung Mittel zur Regulierung des Füllstands der ersten kryogenen Flüssigkeit im Speicher, vorteilhafterweise umfassend Mittel zum Wiegen des Speichers oder Dehnungsmesser, sowie Mittel zur Nachregulierung des Füllstands der ersten kryogenen Flüssigkeit im Speicher in Abhängigkeit vom Ergebnis einer mit Hilfe der Wiegemittel durchgeführten Wägung oder der Dehnungsmessung.
• Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Verwendungsort um einen Ort, den Behältnisse oder Verpackungen (beispielsweise für Lebensmittel) durchlaufen, in die eine Dosis der ersten kryogenen Flüssigkeit zu geben ist, und die Vorrichtung enthält daher Mittel zur Regulierung der dem Verwendungsort zugeführten Menge der ersten kryogenen Flüssigkeit ausgehend von mindestens einer der folgenden Größen:
• - Durchlaufgeschwindigkeit der Behältnisse oder Verpackungen am Verwendungsort oder
• - Druckmessung im Kopfgasraum des kryogenen Speichers.
• Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen, die die Erfindung in keiner Weise einschränken sollen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Darin zeigen:
• - Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• - Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filtrationsmoduls;
• - Fig. 3 eine schematische Darstellung eines anderen erfindungsgemäßen Filtrationsmoduls;
• - Fig. 4 eine im Schnitt ausgeführte schematische Darstellung eines zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden kryogenen Speichers;
• - Fig. 5 bis 7 Darstellungen der erfindungsgemäßen Schweißnahtpunkte im Bereich der Innenhülle des Speichers gemäß Fig. 4.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem kryogenen Speicher 1, einem Filtrationsmodul 5 und mehreren Fluidverteilerplatten (7, 25, 22, 15) in der Vorrichtung.
• Genauer gesagt leitet die Platte 7 die erste kryogene Flüssigkeit (beispielsweise flüssigen Stickstoff) von einer Quelle 11 über eine Vakuum- Transportleitung 12 für kryogene Flüssigkeit zum Filtrationsmodul 5, das anhand der Fig. 2 und 3 weiter unten genauer beschrieben wird. Dort trifft der flüssige Stickstoff, eingetaucht in ein Bad 31 aus einer zweiten kryogenen Flüssigkeit (hier der gleichen Flüssigkeit wie aus der Quelle 11), auf eine Baugruppe 6 mit einem bakteriologischen Filter, eine r oder mehreren Rekondensationsschlangen und gegebenenfalls einem Mittel zur Erzeugung eines Druckverlusts, tritt über eine Vakuumfluidleitung 13 wieder aus und gelangt zu einem Isolierventil 21.
• Wie in dieser Figur zu sehen ist, wird das Bad 31 in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Kontrolle des Füllstands des Bads 31 (28, 29), die ein Zurückwirken auf ein Ventil 30 zum Einlassen von kryogener Flüssigkeit in den Speicher des Moduls 5 gestattet, regelmäßig über eine Fluidleitung 14 mit kryogener Flüssigkeit gespeist.
• Hinter dem Isolierventil 21 gelangt die (filtrierte) kyrogene Flüssigkeit vom Filtrationsmodul 5 zu einem kryogenen Speicher 1, dessen Innenwand mit der Zahl 3 bezeichnet ist.
• Kryogene Flüssigkeit wird je nach Bedarf am Verwendungsort 47 über Fluidleitung 19 regelmäßig aus dem Speicher 1 abgezogen. Der am Verwendungsort 47 ankommende Strom von abgezogener kryogener Flüssigkeit wird durch ein Regelventil 20 gesteuert, beispielsweise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der den Verwendungsort 47 durchlaufenden Behältnisse.
• Neben den bereits für die Platte 7 beschriebenen Funktionen erfüllen die vier Fluidplatten 7, 25, 22 und 15 beispielsweise auch noch die folgenden zusätzlichen Funktionen, die insbesondere mit der an der gesamten Vorrichtung oder einem Teil davon je nach Anwendung mehr oder weniger regelmäßig vorzunehmenden Sterilisationsoperation zusammenhängen:
• - die Platte 7 ermöglicht neben der Lieferung der kryogenen Flüssigkeit aus der Quelle 11 beispielsweise das vollständige oder teilweise Auspumpen der Vorrichtung über die Pumpmittel 8, das Einleiten von Wasserdampf oder einem anderen heißen Fluid in die Vorrichtung zur Durchführung der Sterilisation der gesamten Vorrichtung oder eines Teils davon (Leitung 9) oder auch das Spülen der gesamten Vorrichtung oder eines Teils davon mit einem filtrierten Gas wie Stickstoff (Leitung 10);
• diese Operationen können ausgehend von der Platte 7 nur an Modul 5 (unter Isolierung des Rests der Leitung über die Einrichtung 21) oder an der gesamten Vorrichtung vorgenommen werden;
• - die Platte 15 ermöglicht beispielsweise das Auspumpen der gesamten Vorrichtung oder eines Teils davon (beispielsweise nur des Speichers) (Mittel 16), die Entfernung von Kondensaten, die sich bei einer eventuellen Dampfsterilisation gebildet haben (Leitung 17), oder das Abziehen der in der Vorrichtung verbliebenen Rückstände der kryogenen Flüssigkeit vor einer Sterilisationsoperation (Leitung 18);
• - die Platte 25 ermöglicht beispielsweise das Einleiten von Wasserdampf (oder einem anderen heißen Fluid) in die Vorrichtung über Leitung 26, beispielsweise in einen Teil, der hinter dem Isolierventil 21 liegt und somit den kryogenen Speicher 1 und die Regeleinrichtung 20 einschließt;
• - die Platte 22 wiederum ermöglicht beispielsweise das Einblasen eines filtrierten Spülgases wie Stickstoff in die gesamte Vorrichtung oder einen Teil davon (Leitung 24) oder das Entlüften oder auch eine Messung des Drucks im Kopfgasraum des Speichers 1 über Leitung 23.
• Eine Sterilisationsoperation (beispielsweise mit Dampf) einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 kann dann in der Regel die folgenden Operationen enthalten:
• - Entleeren der in der Vorrichtung verbleibenden Reste von flüssigem Stickstoff durch Einblasen von gasförmigem Stickstoff von den Platten 22 und/oder 7 (je nach den zu entleerenden und zu sterilisierenden Vorrichtungsteilen);
• - Auspumpen der gesamten Vorrichtung oder eines Teils davon über die Platten 15 und/oder 7;
• - Dampfsterilisation bei einer gegebenen Temperatur und über einen festgelegten Zeitraum (beispielsweise gemäß Pharmakopöe) über die Platten 25 und/oder 7 je nach den zu entleerenden und zu sterilisierenden Vorrichtungsteilen;
• - Vakuum-Auspumpen der gesamten Vorrichtung oder eines Teils davon über die Platten 15 und/oder 7 zwecks Trocknung. Anstelle des Vakuum-Auspumpens kann man auch mit einem filtrierten trockenen Gas wie Stickstoff spülen.
• Wie für den Fachmann leicht ersichtlich ist, kann man mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsgänge mit Auspumpen/Dampfsterilisation vornehmen.
• Das Isolierventil 21 ist dampfsterilisierbar, beispielsweise vom pneumatischen Typ, und für den Betrieb in Vakuum-Fluidtransportlinien ausgeführt, wobei die Öffnung dieses Ventils beispielsweise in Abhängigkeit vom Füllstand des kryogenen Speichers (und damit beispielsweise in Abhängigkeit vom Ergebnis der Wägung des kryogenen Speichers 1 mit den Mitteln 4) gesteuert wird.
• Die Regeleinrichtung 20 ist ebenfalls dampfsterilisierbar und besitzt eine variable Öffnung, die die Regelung des Stroms der aus dem Speicher 1 abgezogenen und für den Verwendungsort 47 bestimmten kryogenen Flüssigkeit ermöglicht, beispielsweise in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit der Behältnisse am Ort 47 oder von einer Messung des Drucks im Kopfgasraum des Speichers 1 (Druckmessung beispielsweise bei Platte 22). Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 die Mittel (Rechner oder programmierbarer Automat), die in Abhängigkeit vom Ergebnis der Behältnis-Durchlaufgeschwindigkeit am Ort 47 oder von der Druckmessung ein Zurückwirken auf die Einrichtung 20 zwecks Variation des gelieferten Stroms gestatten, nicht dargestellt.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Sterilisationsmoduls 5, in dem die über Fluidleitung 12 ankommende kryogene Flüssigkeit nacheinander auf eine Rekondensationsschlange 34, einen Filter 33 (dessen Porengröße in der Regel kleiner gleich 0,2 um ist, beispielsweise einen Aluminiumoxidkeramikfrittenfilter, wie er von der Firma US Filters angeboten wird, eine zweite Rekondensationsschlange 32 und dann ein Kapillarrohr 35, das über die Fluidleitung 13 in das Äußere des Behältnisses mündet, trifft.
• Durch das Eintauchen des Filters in die kryogene Flüssigkeit wird gewährleistet, daß zwischen dieser Flüssigkeit und der den Filter durchlaufenden Flüssigkeit ein Wärmeaustausch stattfindet, durch den die Verdampfung der Flüssigkeit im Filter beträchtlich verringert wird, und somit dafür gesorgt, daß am Filterausgang eine hauptsächlich flüssige Phase erhalten wird.
• Durch Anordnung der Kondensationsschlange 32 und des nachfolgenden Kapillarrohrs 35 am Ausgang des Filters wird ein Druckverlust erzeugt, der dazu geeignet ist, den für die Rekondensation einer eventuellen gasförmigen Fraktion in der Schlange notwendigen Wärmeaustausch zu gewährleisten. Durch den durch das in die Transportlinie zum Speicher 1 mündende Kapillarrohr erzeugten Druckverlust wird in der Schlange 32 ein über Normaldruck liegender Dampfkondensationsdruck und somit eine über der Temperatur des in dem Behälter enthaltenen flüssigen Stickstoffs liegende Temperatur aufrechterhalten. Daraus ergibt sich ein Wärmeaustausch mit der Badflüssigkeit, der die eine eventuell am Filterausgang erhaltene gasförmige Fraktion zum Kondensieren bringt. Dank dieser Anordnung erhält man am Ausgang der Kapillare 35 praktisch ausschließlich Flüssigkeit.
• Die vor dem Filter angeordnete Schlange 34 trägt dagegen der Tatsache Rechnung, daß eine sich zwischen der Quelle 1 und dem Filtrationsmodul 5 ergebende Erwärmung der kryogenen Flüssigkeit (beispielsweise des flüssigen Stickstoffs) zur Verdampfung einer Fraktion dieser dem Filter zugeführten Flüssigkeit führen kann. Es ist daher zweckmäßig, diese Fraktion vor ihrem Eintritt in den Sterilfilter zu rekondensieren. Die Rekondensation in der Schlange 34 erfolgt daher in analoger Art und Weise wie oben im Fall des dem Filter nachgeschalteten Systems 32 infolge des sich über den Filter 33 selbst einstellenden Druckverlusts.
• Fig. 3 zeigt eine andere Ausgestaltung der Filtration in Vertikalansicht, in der die kryogene Flüssigkeit nacheinander auf die Schlange 34, den Filter 33 und eine zweite Schlange 32 trifft, bevor sie das Behältnis wieder verläßt.
• Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des kryogenen Speichers 1, in der eine Außenhülle 36 und eine Innenhülle 37, welche drei Hauptteile enthält, nämlich den Mantel 40 und das obere und das untere Endstück 38 bzw. 39, zu erkennen sind. Außerdem sieht man ein Verbindungsstück (oder einen Hals) 46 zwischen der Innenhülle und der Außenhülle und ein Entnahmerohr 45, das das Endstück 39 der Innenhülle mit einer Austragsschlange 44 verbindet.
• Die Bezugszahlen 41, 42 und 43 bezeichnen die Schweißnahtpunkte zwischen dem oberen Endstück und dem Mantel, dem Mantel und dem unteren Endstück bzw. der vertikalen Naht, die den Verschluß des zylindrischen Mantels darstellt.
• Die Buchstaben A, B und C bezeichnen die Schweißnahtarten an den Verbindungsstellen 41, 42 und 43, der Buchstabe D die Schweißnahtart zwischen dem Endstück 38 und dem Hals 46 und der Buchstabe E die Schweißnahtart an der Verbindungsstelle zwischen dem Endstück 39 und dem Austragsstück 45.
• Fig. 5 zeigt schematisch die bei A, B, C und E verwendete Schweißnahtart des Stumpfschweißens (die Paare (X, Y) von verschweißten Teilen können für die Teilepaare (38, 40), (40, 39) oder auch (40, 40) für die vertikale Naht 43 stehen).
• Die Stumpfschweißnähte A/41 und B/42 sind beispielsweise nach einer automatischen WIG-Technik unter einem auf Argon basierenden Gasgemisch (Stromstärke: 50 A, Spannung: 10 V) mit einer 1,2 mm dicken X2CrNi19-9-Legierung als Schweißzusatzwerkstoff und pheripherem Stickstoffschutzgas erhältlich.
• Weiterhin ist beispielsweise die Stumpfschweißnaht C/43 nach einer automatischen WIG- Technik unter einem auf Argon basierenden Gasgemisch (Stromstärke: 60 A, Spannung: 13 V, Schweißgeschwindigkeit: 40 cm/min) mit einer 1 mm dicken X2CrNi19-9-Legierung als Schweißzusatzwerkstoff und pheripherem Stickstoffschutzgas erhältlich.
• Fig. 6 zeigt in vergrößertem Maßstab die im Fall D angewandte Stirnschmelzschweißtechnik, wobei das Paar (X, Y) von verschweißten Teilen für das Paar (46, 38) steht.
• Die Stumpfschweißnaht D zwischen dem Hals 46 und dem Endstück 38 ist beispielsweise nach einer automatischen Puls-WIG-Technik unter einem auf Argon basierenden Gasgemisch (max. Stromstärke: 20 A, min. Stromstärke: 12 A, Spannung: 11 V, Schweißgeschwindigkeit: 15 cm/min. Abstand zwischen Elektrode und zu verschweißendem Werkstück: 1 mm) ohne Schweißzusatzwerkstoff und ohne peripheres Schutzgas erhältlich.
• Fig. 7 zeigt schließlich ebenfalls in vergrößertem Maßstab die Anwendung der Technik des Stumpfschweißens im Fall E zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Endstück 39 und dem Austragsstück 45.
• Eine Vorrichtung, wie sie anhand der Fig. 1 und 3 bis 7 beschrieben wurde, wurde zur Belieferung eines Verwendungsorts 47 mit vorbeilaufenden Fruchtsaft-Flaschen verwendet, wobei jede Flasche mit einer Dosis flüssigen Stickstoffs zu befüllen war.
• Die Flaschendurchlaufgeschwindigkeit am Verwendungsort 47 variierte gemäß den Programmen von 4700 Flaschen/Stunde bis 10.000 Flaschen/Stunde, wobei für jedes dieser Programme der flüssige Stickstoff kontinuierlich durch die Regeleinrichtung 20 geliefert wurde.
• Daraus geht hervor, daß bei der Wahl einer derartigen Arbeitsweise der flüssige Stickstoff am Verwendungsort 47 auch in den Leerraum zwischen zwei auf der Flaschenfördereinrichtung befindlichen Flaschen gelangt.
• Dann wurde die Vorrichtung einer Sterilisationsoperation des vorstehend beschriebenen und nachstehend erläuterten Typs unterworfen und erneut mit flüssigem Stickstoff aus der Quelle 11 gespeist und wieder unter Speisung des Verwendungsorts 47 in Betrieb genommen, um Proben von flüssigem Stickstoff für die bakteriologische Analyse ziehen zu können.
• Das Fassungsvermögen des Speichers 1 betrug etwa 30 Liter. Der Durchsatz am Verwendungsort betrug etwa 100 l/h.
• Die Sterilisationsoperation umfaßte im wesentlichen die folgenden Schritte:
• - Entleeren der in der Vorrichtung verbliebenen Reste von flüssigem Stickstoff durch Einblasen von gasförmigem Stickstoff von der Platte 22 bei geöffnetem Regelventil 20;
• - Auspumpen der Vorrichtung über die Platten 15 und 7 (über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten zwecks Erzielung eines Drucks von ungefähr 100 mbar);
• - Dampfsterilisation bei einer Temperatur von 121ºC (gemessen am tiefsten Punkt der Vorrichtung über Platte 15) über einen Zeitraum von etwa 15 Minuten über die Platte 7 bei geöffnetem Isolierventil 21;
• Wie bereits erwähnt, kann man mehrere Auspump/- Sterilisationszyklen programmieren.
• - Vakuum-Auspumpen der Vorrichtung über die Platte 15 (gegebenenfalls ergänzt über Platte 7) zwecks Trocknung. Diese Phase dauert etwa 45 Minuten bis 1 Stunde;
• - Einblasen von filtriertem gasförmigem Stickstoff in die Vorrichtung über die Platte 7 (der Stickstoff durchläuft somit das Filtrationsmodul 5).
• Anhand des Ergebnisses der mit Hilfe von auf dem Gebiet der Beurteilung der Mikrobenpopulation in einem verunreinigten Fluid bekannten und üblichen Methoden durchgeführten Analysen konnte gezeigt werden, daß in allen Fällen keine Keime vorhanden waren und die auf dem Modul 5 durchgeführte Filtrationsoperation in Kombination mit der Anwendung eines vorgeschalteten Schritts der Dampfsterilisation der gesamten Vorrichtung dazu führt, daß steriler Stickstoff gemäß den Wünschen des jeweiligen Verbrauchers produziert und am Verwendungsort 47 verteilt wird.
• Darüber hinaus zeigten alle von der Anmelderin durchgeführten Versuche, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr effiziente Steuerung des im Inneren des Behältnisses erreichten Drucks (einschließlich einer Druckgarantie für den Verbraucher) gestattet, ob die Oberfläche des abgefüllten Produkts frei ist oder nicht (wie es beispielsweise der Fall ist, wenn es sich bei dem in das Behältnis gefüllten Produkt um einen Schaum handelt). Ein derartiger Schaum stellt einen Austauscher für flüssigen Stickstoff dar, der das Verdampfungsphänomen im Behältnis stört oder zumindest verändert, was die Steuerung des Drucks erschwert.
• Alle diese Versuche haben somit insbesondere (beispielsweise mit Hilfe der Regelmittel 20) eine hervorragende Steuerung des Druckniveaus in den Behältnissen selbst in schwierigen Fällen mit schaumartigen Produkten gezeigt.
• Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand besonderer Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Vielmehr stehen dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten für Modifikationen und Varianten zu Gebote.

Claims (14)

1. Sterilisierbare Vorrichtung zur Zuführung von mindestens einer Dosis kryogener Flüssigkeit zu einem Verwendungsort (47), die entlang einer Fluidtransportlinie:

- eine Quelle (11) einer ersten kryogenen Flüssigkeit;

- einen Speicher (1), in dem die erste kryogene Flüssigkeit vorübergehend gespeichert werden kann;

- Mittel (19, 44, 45) zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Entnahme der ersten Flüssigkeit aus dem Speicher zwecks Beschickung des Verwendungsorts

enthält und bei der der Speicher eine Außenhülle (36) und eine Innenhülle (37), die insbesondere mehrere zusammengeschweißte Teile enthält, wobei alle Schweißnähte mit Schweißtechniken hergestellt werden, die zwischen zwei verschweißten Teilen vollständige Durchdringung ohne Überlappung ergeben, aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle einen Mantel (40) und zwei Endstücke (38, 39) enthält und zwei der Schweißnähte (41, 42) zwischen dem Mantel und jedem der Endstücke liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in seinem oberen Teil ein Stück (46) zur Verbindung zwischen der Innenhülle und der Außenhülle enthält und eine der Schweißnähte (D) an der Berührungsstelle zwischen dem Verbindungsstück und der Innenhülle liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher eine Leitung (45) zum Austragen der ersten Flüssigkeit aus der Innenhülle zwecks Beschickung der Entnahmemittel mit der kryogenen Flüssigkeit enthält und eine der Schweißnähte an der Berührungsstelle zwischen der Entnahmeleitung und der Innenhülle liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schweißnähte nach einer der folgenden Techniken hergestellt wird:

- der Technik des Stirnschmelzschweißens;

- der Technik des Stumpfschweißens.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Quelle (11) und dem Speicher (1) ein Filtrationsmodul mit:

- einem bakteriologischen Filter (33), der von der Quelle gespeist werden kann;

- einem Behältnis (5) für ein Bad (31) einer zweiten kryogenen Flüssigkeit, das so dimensioniert ist, daß es den Filter in eingetauchter Position aufnehmen kann;

- einer Rekondensationsschlange (34), die zwischen der Quelle der ersten kryogenen Flüssigkeit und dem Filtereingang derart angeordnet ist, daß sie in das Bad aus der zweiten kryogenen Flüssigkeit eingetaucht werden kann; aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Rekondensationsschlange (32) enthält, die hinter dem Filter derart angeordnet ist, daß sie ebenfalls in das Bad aus der zweiten kryogenen Flüssigkeit eingetaucht werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mittel zur Erzeugung eines Druckverlusts enthält, das hinter dem Filter derart angeordnet ist, daß es ebenfalls in das Bad aus der zweiten kryogenen Flüssigkeit eingetaucht werden kann, wobei die zweite Rekondensationsschlange zwischen dem Filter und dem Mittel zur Erzeugung des Druckverlusts angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Mittel zur Erzeugung eines Druckverlusts um ein Kapillarrohr handelt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle der ersten kryogenen Flüssigkeit mit der der zweiten kryogenen Flüssigkeit identisch ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (4, 21) zur Regulierung des Füllstands der ersten kryogenen Flüssigkeit im Speicher, umfassend Mittel zum Wiegen des Speichers oder Dehnungsmesser, sowie Mittel zur Nachregulierung des Füllstands der ersten kryogenen Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Ergebnis einer Wägung oder einer Dehnungsmessung enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (7, 22, 25, 15) zum Spülen der gesamten Vorrichtung oder eines Teils der Vorrichtung mit einem heißen Sterilisationsfluid und insbesondere eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe bestehend aus dem Speicher (1), dem bakteriologischen Filter (33) und den Mitteln (19, 44, 45) zur Entnahme der Flüssigkeit aus dem Speicher enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem heißen Sterilisationsfluid um Wasserdampf handelt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Verwendungsort um einen Ort handelt, an dem Behältnisse oder Verpackungen für Lebensmittel vorhanden sind, wobei in jedes Behältnis oder jede Verpackung eine Dosis der ersten kryogenen Flüssigkeit zu geben ist, und daß sie Mittel (20) zur Regulierung der dem Verwendungsort zugeführten Menge der ersten kryogenen Flüssigkeit ausgehend von mindestens einer der folgenden Größen:

- Durchlaufgeschwindigkeit der Behältnisse oder Verpackungen am Verwendungsort;

- Druckmessung (22) im Kopfgasraum des Speichers enthält.