Brevet FR2248853A1 — publié le 19750523

Certains procédées et certaines machines qui sont utilisés avec des substances qui sont sujettes à une contamination virale et bactériologique doivent utiliser des composants stérilisées et doivent fonctionner dans des enceintes d'atmosphère stérile ou de gaz pressurisé. Un exemple d'un tel procédé et machine est la machine qu'il est convenu d'appeler machine nform-fill-seal" dont une réalisation est divulguée et revendiquée dans la Demande de Brevet aux Etats-Unis NO 258.872 déposée le 28 Mars 1972.Bien que l'invention ne soit pas limitée à l'utilisation avec une machine du type "form-fill-seal", elle est bien adaptée pour l'application à une telle machine et a essentiellement pour objet de stériliser un courant de gaz en chauffant le gaz à une température désirée et en maintenant le gaz circulant à une température suffisamment élevée et pendant une période de temps adéquate pour stériliser le gaz pendant qu'il s'écoule jusqu'au point d'utilisation. Selon une forme de réalisation de l'invention, un courant de gaz est dirigé à travers des moyens de chauffage et sa température élevée jusqu'au niveau ddsiré, et de là est dirigé à travers des moyens de rétention appropriés qui sont construits spécialement pour maintenir le courant de gaz à un niveau de température désiré pendant une période de temps suffisante pour effectuer la stérilisation du courant de gaz. L'invention sera bien comprise grâce à la description ciaprès faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé qui est une représentation schématique d'une installation comprenant un dispositif selon l'invention. Sur le dessin, le gaz sous pression est amené de la source t jusqu'aux points d'utilisation désignés par les références 3 et 4 à travers des moyens de conditionnement de gaz désignés d'une manière générale par la référence 2. La source 1 peut être un compresseur qui est alimenté en air atmosphérique et qui délivre le gaz sous pression à l'installation à travers la canalisation 5 qui à son tour est reliée aux branches de canalisations 6 et 7 avec une paire de filtres reliés en parallèle 8 et 9, prévus pour enlever une partie importante de substances étrangères du gaz amené aux filtres par la canalisation 5. Les filtres 8 et 9 sont avantageusement du type micropore et ont une efficacité de 99,99 pour cent pour des particules plus grandes que 0,6 micron.Le gaz sortant des filtres 8 et 9 est amené par la canalisation lO jusqu'à ltélément de chauffage 11, le gaz sortant de ce dernier étant amené par ia canalisation 12 jusqu'à la chambre de rétention 13 reliée en série avec des dispositifs de refroidissement 14 et 15 en passant par une canalisation 16. les éléments de refroidissement 14 et 15 sont reliés en série par une canalisation 17. Le gaz est amené du dispositif de refroidissement 15 par la canalisation 18 et la canalisation 19 jusqu'au point d'utilisation 3. En pratique, le point d'utilisation 3 dans une réalisation de l'invention est constitué par une hotte montrée en coupe et indiquée par la référence 20 et munie de fentes 21 et 22 qui reçoivent les bords opposés d'une bande de film F.Ainsi, l'intérieur de la hotte 20 est rempli par du gaz stérile et la surface supérieure telle que FI baigne dans une atmosphère stérile. Dans une réalisation de l'invention, la pression à l'intérieur de la hotte 20 est d'environ 5 mm d'eau et est tout à fait suffisante pour créer une légère fuite à l'atmo - phère à partir de l'intérieur de la hotte et, par ce moyen, écarter la possibilité que l'air atmosphérique contaminé puisse pénétrer à l'intérieur de la hotte 20. La basse pression à l'intérieur de la hotte 20 est réglée par la soupape 23 que l'on peut actionner manuellement. Simultanément à l'application d'un gaz basse pression à l'intérieur de la hotte 20, une pression relativement haute est amenée de la canalisation 18 jusqu'à la presse à façonner représentée schématiquement par la référence 4. Un tel gaz passe à travers la canalisation 24, la soupape 25 que l'on peut actionner manuellement, la canalisation 26, la capacité 27, la canalisation 28, la soupape 29 commandée électriquement, la courte canalisation 30 jusqu'à la presse à façonner 4. Naturellement, le réglage de la soupape 25 adapte l'application de la pression à la presse à façonner qui peut être d'un ordre de grandeur de six ou sept bars. Quand le système stérile de l'invention est utilisé conjointement avec une machine "form:fill-seal", la pression relativement haute amenée à la presse à façonner 4 sert pour aider à former des unités telles que des récipients qui sont formés à partir d'un film comme F qui est amené dans une telle machine à partir de la presse à façonner 4 à travers la chambre 3. La chambre de chauffage Il fonctionne à de hautes températu res dans le but de détruire les éléments bactériologiques ou les virus qui pourraient réussir à passer à travers les filtres 8 et 9. A cette fin, le gaz sortant de la chambre de chauffage il, qui est environ à 4260C, est amené par la canalisation 12 à la chambre de rétention 13 et est simplement retenu dans la chambre 13 pendant une période de temps appréciable en raison du volume important dela chambre de rétention 13 comparé à la taille de la canalisation 12 et à la vitesse d'écoulement du gaz à travers cette dernière. Ainsi, un temps adéquat pour détruire les bactéries et les virus est donné par la chambre de rétention 13 qui prolonge la température élevée fournie par le dispositif de chauffage il d'une période de temps importante, de sorte que toute la contamination bactériologique et virale est complètement détruite. La chambre de chauffage Il élève la température dlun courant de gaz qui s'écoule autour d'un élément chauffant en serpentin monté sur une partie centrale en céramique, filetée, et logé dans un logement approprié en quartz ou oxyde d'aluminium. Afin de détruire- toute la population virale et bactérienne dans un gaz, le gaz doit être maintenu à un niveau de température suffisamment élevé pendant une période suffisamment longue. Svidem- ment, plus la température du gaz est élevée, plus le temps requis pour effectuer l'extermination complète de toute population est court. Le tableau qui suit illustre les températures de gaz correspondant au temps d'extermination Température du gaz Temps d'extermination 3oye00 6 secondes 3640c 0,6 seconde 4260C 0,06 seconde. Du tableau ci-dessus, il est apparent que pour chaque augmentation d'approximativement 62 à 64 degrés centigrades de la température du gaz dans le domaine de la température établie, le temps d'extermination est diminué de 90 % à 10 %. Le volume du gaz requis au point d'utilisation ou aux points d'utilisation par unité de temps est connu par les conditions renuises de l'installation. Avec la vitesse d'écoulement du gaz requise comme point de départ, les moyens de chauffage sont simplement choisis de manière à convenir à la vitesse requise du courant et de manière à élever la température à un niveau désiré déterminé comme expliqué ci-dessus, par exemple à 4260C. Le temps de rétention doit alors être au minimum de 0,06 seconde d'après le tableau ci-dessus. Ainsi conformément à une caractéristique principale de l'invention, la température du gaz est maintenue à un niveau en excès par rapport au minimum requis par l'utilisation d'une chambre de rétention construite de manière telle que la surface de sa section par un plan perpendiculaire à la direction du courant le traversant, venant des moyens de chauffage, est plus grande que la dimension correspondante des moyens de chauffage et de la canalisation mettant en communication les moyens de chauffage et les moyens de rétention, de sorte que le volume s'écoulant à travers la chambre de rétention-isolée par unité de temps est augmenté et la vitesse linéaire d'écoulement par unité de volume est diminuée directement, conformément à l'augmentation de la surface de la section de la chambre de rétention par un plan normal à la direction d'écoulement du gaz qui la traverse.Par ce moyen, le temps de rétention à l'intérieur de la chambre de rétention d'une unité de volume du gaz est augmenté directement et de manière correspondante pour une longueur minimum Drédéterminée de la chambre de rétention dans la direction du courant de gaz qui la traverse. En pratique, il est d'ordinaire souhaitable de permettre une marge de sécurité et de construire la chambre de rétention d'une longueur qui augmente de beaucoup le temps d'extermination de manière à être sûr que la stérilisation adéquate est effectuée. Bien que l'invention ne soit pas limitée à une chambre de rétention particulière ou une vitesse d'écoulement du gaz qui la traverse, un dispositif pratique utilise une chambre de rétention cylindrique ayant un diamètre intérieur de 5,7 cm et une longueur de 275 cm, la vitesse d'écoulement à travers la chambre de rétention étant approximativement de 1 ,7 m3 par minute. Le gaz sortant de la chambre de rétention 13 et passant à travers la canalisation 16 et les enveloppes de refroidissement 14 et 15 est abaissé fortement en température jusqu'à un niveau utilisable. Par exemple, la température du gaz dans la canalisation 18 avant d'être amené à la hotte 20 ou à la presse à façonner 4 pourrait être environ 380C. Naturellement, la température n'est pas critique à cette étape et peut être évidemment réglée comme désiré pour des applications particulières de l'invention. La capacité 27 est simplement une enceinte sous pression et sert de tampon pour assurer que le volume adéquat et la pression du gaz adéquate sont toujours disponibles pour un usage au point d'utilisation qui se trouve à une pression relativement haute identifié sur le dessin par la référence 4 et qui peut prendre la forme d'une presse à façonner Si l'invention est utilisée sur une machine "form-fill-seal". De la description ci-dessus, il ressort qu'unie atmosphère stérile est fournie a' travers laquelle le film F est appliqué à la presse à façonner et que le gaz sous une pression relativement haute utilisé dans l'opération de mise en forme est stérile et donc non contaminant, de sorte que les récipients façonnés par la presse à façonner peuvent être immédiatement remplis due substances qui sont sujettes à la contamination et, étant ainsi remplies et scellées promptement sous des conditions stériles, de telles substances peuvent être conservées pendant de longues périodes de temps sans réfrigération et un tel résultat constitue un des avantages atteints et rendus possibles conformément à l'invention. Naturellement, il serait vain d'assurer que du gaz stérilisé est préparé par les éléments filtrants 8 et 9 et par la chambre de chauffage 11 conjointement avec la chambre de rétention 13 si les surfaces internes de ces éléments, ainsi que celles des différentes canalisations et des points d'utilisation, étaient contaminées. Aussi, est-il nécessaire de stériliser toutes les surfaces internes avant d'utiliser l'installation dans son ensemble. Dans le but de stériliser l'installation avant de l'utiliser, un réservoir stérilisant désigné en général par la référence 31 est employé et est mis en communication par la canalisation 32, la soupape de commande 53, la canalisation 34, le raccord en T 35, et la canalisation 36 avec la presse à façonner 4. Le fait d'utiliser un fluide stérilisant quelconque approprié entre dans le cadre de l'invention. Un fluide stérilisant approprié est le péroxyde d'hydrogène en concentration appropriée et sous une température appropriée, et les moyens pour faire passer le péroxyde d'hydrogène sous sa forme liquide à travers l'instal- lation peuvent consister en une source d'air comprimé désignée schématiquement sur le dessin par la référence 37. Un tel air sous pression peut être amené au réservoir 31 par la soupape 38 commandée de manière électromagnétique.Ainsi, une pression étant appliquée au réservoir 31 et l'actionnement des soupapes du système étant réglé de manière appropriée, le fluide stérilisant peut être amené aux diverses parties constitutives et retenu à l'intérieur pendant un temps suffisant pour stériliser complètement toutes les surfaces internes qui viennent en contact avec le gaz amené à l'installation par la source 1. Bien entendu, le système est sensiblement étanche aux fluides, à l'exception de la fuite décrite ci-dessus correspondant à la hotte 20 de sorte que, afin de balayer l'installation parfaite ment et complètement avec le fluide stérilisant tel qu'un liquide venant du réservoir 31, des moyens de purge appropriés doivent tre fournis et peuvent être commandés d'une manière appropriée. Par exemple, les filtres 8 et 9 sont mis en communication par des canalisations de purge montrées schématiquement en 39, 40, 41, 42 et 43. Ces canalisations de purge sont commandées par la soupape de purge 44 qui est normalement fermée et qui est ouverte avant l'application d'une pression au réservoir 31 due à l'ouverture de la soupape 38. Entre les canalisations 42 et 43 est placé un dispo sitif détecteur 44S qui, en pratique, peut consister en un interrupteur à flotteur par lequel la présence de liquide stérilisant est mise en évidence et par lequel on peut déterminer si les filtres 8 et 9 sont complètement remplis par le liquide stérilisant. La chambre de chauffage 11 est mi.se en communication par la canalisation de purge 45, la soupape 46 de commande de purge et la canalisation 47 avec la canalisation 42, de sorte que, quand la soupape de purge 46 est ouverte, le liquide stérilisant peut remplir complètement l'intérieur de la chambre de chauffage 11, de la chambre de rétention 13, des enveloppes d'eau 14 et 15 et leurs canalisations associées qui sont toutes reliées en série. Les soupapes 57 et 58 sont des soupapes d'évacuation normalement fermées. Afin de purger les points d'utilisation 3 et 4 et les canalisations qui leur sont associées, une canalisation de purge 48 est reliée à la presse à façonner 4 et à la canalisation 49, aux valves de purge 50 et 51 et à la canalisation 53 jusqu'à l'atmosphère. La hotte 20, la canalisation 19 et la soupape 23 qui lui sont associées sont purgées par la canalisation de purge 54, la soupape de purge 55, la canalisation 56 et la canalisation 53. De la description ci-dessus, il ressort qu'une opération de purge est commandée par l'ouverture simultanée des soupapes de purge 44, 46, 50, 51, 55 et des soupapes de commandes 33 et 38. Dans ces conditions, la pression venant de la source 37 est appliquée à l'intérieur du réservoir 31 et une telle pression pousse le liquide stérilisant à travers la canalisation 32, la soupape de commande 33, la canalisation 34, le raccord en T 35, la canalisation 36, le point d'utilisation 4, les canalisations 30, la soupape 29, la capacité 27, la canalisation 26, la soupape 25, la canalisation 24, la canalisation 19 jusqu'au point d'utilisation 3. Simultanément, le liquide stérilisant est amené à travers les canalisations 18, à travers les enveloppes d'eau 14 et 15 et leurs canalisations associées 17 et 16, la chambre de rétention 13, la canalisation 12, la chambre de chauffage il, la conduite 10 et à travers les filtres 8 et 9. Finalement, le liquide stérilisant passe à travers les soupapes de purge 44 et 46 et leurs canalisations associées et à travers la canalisation 42, le dispositif détecteur 44S'et à l'extérieur à travers la canalisation 43 jusqu'à un récipient approprié désigné par la lettre R.La présence de liquide dans le dispositif détecteur 44S constitue une indication claire que les parties constitutives de l'installation, y compris toutes les canalisations, sont parfaitement balayées de gaz et les surfaces internes sont ainsi en contact avec le liquide stérilisant. A la suite de l'opération de balayage, les soupapes de purge 44, 46, 50, 51, 55 sont fermées. L'installation est maintenue dans cette condition pendant une période de temps appropriée telle que 30 à 40 minutes. Après cette période, l'installation est parfaitement stérilisée et il est alors simplement nécessaire d'évacuer le liquide de l'installation et, à cette fin, les soupapes d'évacuation 57 et 58, qui sont~fermées pendant le processus de stérilisation, sont ouvertes afin que le liquide puisse s'écouler jusqu'à un récipient approprié R2.D'après le dessin, on voit de manière évidente que la soupape d'évacuation 57 sert à vidanger les canalisations 34 et 36 aussi bien que le raccord en T 35, la soupape de commande 33 et la canalisation 32. La soupape d'évacuation 58 sert à vidanger la capacité 27, les canalisations 28, 30, la soupape 29, la canalisation 26, les points d'utilisation 3 et 4 et les dispositifs de refroidissement 14 et 15, la chambre de rétention 13, les élémentschauffants 12, les filtres 8 et 9 et les canalisations qui leur sont associées. Après la vidange de l'installation, la soupape de commande 33 est fermée de manièrè à empêcher l'application d'un gaz sous pression au réservoir 31. Natu rellement,l'application d'un gaz stérilisé chauffé provenant des filtres 8 et 9 et des moyens de chauffage 11 sert ensuite à expulser de ces éléments tout liquide stérilisant résiduaire. De la description ci-dessus, il ressort qu'une installation complètement stérile est fournie, laquelle amène un gaz stérile à basse pression vers un point d'utilisation tel que la hotte 20 et un gaz haute pression vers un point d'utilisation tel que la presse à façonner 4 et que des moyens sont aussi fournis pour pré-stérili- ser toutes les parties constitutives avant de faire fonctionner l'installation. R$VENDICATIONS i. Dispositif pour stériliser un courant de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend une source de gaz sous pression, des moyens de chauffage en communication avec ladite source de gaz et propres à élever la température du gaz s'écoulant à travers lesdits moyens de chauffage, et des moyens de rétention en communication avec lesdits moyens de chauffage et propres à maintenir la température du gaz s'écoulant à travers lesdits moyens de rétention-à un niveau minimum prédéterminé pendant une période de temps minimum prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de la section desdits moyens de rétention par un plan perpendiculaire à la direction d'écoulement du gaz qui la traverse est plus grande que la dimension correspondante desdits moyens de chauffage, de manière à diminuer directement vitesse de déplacement d'un volume unitaire de gaz à travers lesdits moyens de rétention et de manière à augmenter directement le temps de rétention d'un volume unitaire de gaz dans lesdits moyens de rétention par rapport au temps correspondant dans lesdits moyens de chauffage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dimension desdits moyens de rétention dans la direction d'écoulement du gaz est telle que le temps de rétention d'un volume unitaire de gaz est plus grand qu'un temps prédéterminé. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit niveau minimum de température et ladite période de temps minimum sont tels qu'il y a effectivement destruction de toute population bactérienne et virale dudit gaz. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de rétention comprennent une chambre isolée de l'atmosphère ambiante et d'une forme allongée, et disposée de manière telle que le gaz venant desdits moyens de chauffage entre à une extrémité et après passage à travers ladite chambre sort à l'autre extrémité. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport entre la longueur effective et la dimension interne transversale de ladite chambre est tel qu'il en résulte un temps adéquat de stérilisation pour une vitesse donnée d'écoulement du gaz à travers ladite chambre. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du gaz dans ladite chambre de chauffage est environ de 4260C et en ce qu'une telle température est maintenue par ladite chambre de rétention pendant au moins 0,06 seconde. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre de rétention est cylindrique avec un diamètre intérieur d'environ 5,7 cm et une longueur d'environ 275 cm et en ce que la vitesse d'écoulement du gaz qui la traverse est environ de t,7 mètre cube par minute.