Brevet FR2552669A1 — publié le 19850405

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux autoclaves et aux procédés de stérilisation par un gaz ou un mélange gazvapeur, et notamment aux autoclaves de stérilisation à axe horizontal. Les autoclaves de stérilisation gaz-vapeur sont bien connus dans l'Art antérieur La stérilisation est réalisée, dans de tels autoclaves, par action de la vapeur Cependant, dans les cas o il est nécessaire de réguler la pression indépendamment de la température, notamment lorsqu'il est nécessaire de refroidir, dans l'autoclave, les produits stérilisés, cette régulation de pression est réalisée parl'injection ou la purge d'un gaz comprimé, genéralement de l'air comprimé. Toutefois, la présence dans l'autoclave de ce gaz incondensable crée un film entre la vapeur et le produit à 15 stériliser, et diminue de façon sensible le coefficient de transmission de chaleur de la vapeur qui se condense Pour éliminer cet inconvénient, il a été proposé dans l'Art antérieur de pourvoir ces autoclaves de systèmes à ventilateur qui confèrent au mélange gaz-vapeur une vitesse de circulation 20 propre à améliorer ce coefficient de transmission Les autoclaves de stérilisation de ce type, connus, sont des autoclaves à axe horizontal dont le fond est pourvu d'un ventilateur qui provoque la circulation du mélange gaz-vapeur dans une direction longitudinale Cependant, de tels systèmes à ventilateur 25 conviennent tout à fait bien, essentiellement dans le cas ou les autoclaves de stérilisation sont d'une contenance telle qu'ils ne comportent qu'un seul panier de stérilisation En effet, dans le cas d'autoclaves de stérilisation dont la contenance permet la juxtaposition de plusieurs paniers, le mélange gaz-vapeur traverse successivement les paniers juxtaposés, avec une section de passage correspondant à celle d'un panier et une longueur de circulation correspondant à l'addition des longueurs des paniers juxtaposés, ce qui fait que ledit mélange subit une perte de charge dont l'importance est 35 fonction du nombre de paniers traversés, par rapport à ce qu'elle est dans le cas o il n'aurait à traverser qu'un seul panier. -2 La présente invention s'est en conséquence donné pour but de pourvoir à un autoclave de stérilisation par un gaz ou un mélange gaz-vapeur, à axe horizontal, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les autoclaves de ce type antérieurement connus, notamment en ce que sa conception est telle que la section de passage du gaz ou du mélange gazvapeur n'est pas limitée à une section de passage correspondant à un seul panier et est considérablement augmentée, en ce que la perte de charge n'est pas affectée dans le sens d'une augmentation de sa valeur, par la disposition de plusieurs paniers dans un tel autoclave, et en ce que le débit du gaz ou du mélange gaz- vapeur dans l'autoclave est augmenté dans une mesure importante, sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la puissance des moyens d'entraînement du système de ventilateurs 15 par rapport à celle utilisée dans les systèmes connus. La présente invention a pour objet un autoclave de stérilisation par un gaz ou un mélange gaz-vapeur, à axe horizontal, notamment du type dont la contenance est telle qu'il est apte à recevoir plusieurs paniers de stérilisation juxtaposés propres à recevoir des produits à stériliser, ledit autoclave comportant un système de circulation d'un gaz comprimé, éventuellement au moins un dispositif d'injection de vapeur et éventuellement au moins un pulvérisateur d'eau de refroidissement, lequel autoclave est caractérisé en ce qu'il 25 comporte un ou plusieurs ventilateur(s) disposé(s) latéraleent par rapport à l'axe horizontal de l'autoclave, en ce qu'un dispositif d'injection de vapeur éventuel est agencé à proximité d'un ventilateur dans le sens de la circulation du mélange gaz-vapeur, et en ce que le dispositif de pulvérisation éventuel 30 de l'eau est également agencé dans le sens de circulation du gaz ou du mélange gaz-vapeur. Selon un mode de réalisation avantageux de l'autoclave de stérilisation conforme à l'invention, le(s) dispositif(s) d'injection de vapeur est (sont) disposé(s) en amont 35 des produits à stériliser, dans le sens de circulation du mélange gaz-vapeur. -3 Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le dispositif d'injection (ou les dispositifs d'injection) de vapeur est (ou sont) orienté(s) dans le sens de la circulation du mélange gaz-vapeur. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'autoclave de stérilisation conforme à l'invention, celui-ci comporte un ventilateur agencé latéralement en regard de chaque panier. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux 10 de l'autoclave de stérilisation conforme à l'invention, le dispositif d'injection de vapeur est de préférence constitué par une rampe d'injection agencée à proximité du ventilateur latéral ou des ventilateurs latéraux, qui alimente simultanément la totalité des paniers de l'autoclave. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'autoclave de stérilisation conforme à l'invention, celui-ci est équipé d'un échangeur de chaleur, de préférence de type compact, inclus dans ledit autoclave. Conformément à un autre mode de réalisation avanta20 geux de l'autoclave de stérilisation conforme à l'invention, le pulvérisateur d'eau est monté en amont des produits à stériliser, dans le sens de la circulation du gaz ou du mélange gaz-vapeur. Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, le pulvérisateur d'eau est, en outre, orienté dans le sens de circulation du gaz ou du mélange gaz-vapeur. Le refroidissement est assuré, conformément à la présente invention, par pulvérisation d'eau froide par le dispositif pulvérisateur précité, qui peut avantageusement être 30 réalisé sous la forme d'une rampe de pulvérisation. Egalement conformément à l'invention, le conditionnement de l'eau de refroidissement est assuré pendant une première phase par circulation d'eau froide dans l'échangeur et pendant une deuxième phase,consécutive à la première, par 35 circulation dans l'échangeur d'un agent de refroidissement liquide tel que saumure ou eau glycolée notamment. Selon une disposition avantageuse de l'invention, applicable au refroidissement en deux phases précité, l'autoclave est équipé d'un réservoir tampon extérieur contenant l'agent de refroidissement liquide, associé à un groupe réfri5 gérant de puissance réduite qui en assure le refroidissement. Dans le mode de réalisation de l'autoclave de stérilisation dans lequel la stérilisation est assurée uniquement par un gaz, et notamment par de l'air, l'air ou analogue de stérilisation est chauffé et refroidi par circulation dans l'échangeur de chaleur qui assure alternativement son chauffage par vapeur et son refroidissement par de l'eau, puis éventuellement par un fluide réfrigérant liquide tel que saumure, eau glycolée ou analogue. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. La présente invention vise plus particulièrement les autoclaves de stérilisation par un gaz ou un mélange gaz-vapeur conformes aux dispositions qui précèdent, ainsi que les chaînes 20 de traitement incluant de tels autoclaves. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un auto25 clave de stérilisation conforme à la présente invention et la figure 2 est une vue en coupe, à 90 par rapport à la coupe de la figure 1, et à plus grande échelle,de l'autoclave de la figure 1. Il doit être bien entendu, toutefois, que ce dessin et les parties descriptives correspondantes, sont donnésuniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. L'autoclave de stérilisation représenté au dessin comprend une cuve I d'axe horizontal fermée par un couvercle 2 et comportant un fond 12, contenant une pluralité de paniers 8 de forme cubique, qui, dans l'exemple de réalisation représenté, sont au nombre de quatre Ces paniers 8 sont destinés à recevoir les produits à stériliser Un ventilateur 4 entraîné par un moteur 9, est agencé en regard de chacun des paniers 8, 5 suivant un axe perpendiculaire à l'axe de l'autoclave 1 L'on comprendra aisément que la disposition d'un ventilateur par panier, si elle est particulièrement avantageuse pour des raisons qui seront précisées plus loin, n'est cependant pas critique: on peut prévoir, par exemple, un ventilateur pour 10 deux paniers, la disposition latérale des ventilateurs étant, quant à elle, critique. Une rampe d'injection de vapeur 5 est agencée immédiatement en aval des ventilateurs 4 et en amont des produits à stériliser contenus dans les paniers 8, un tel agencement 15 étant propre à assurer un brassage optimal du mélange air/vapeur avant l'entrée en contact de ce dernier avec les produits à stériliser. De plus, la rampe d' injection de vapeur 5 est orientée de manière à injecter la vapeur dans le sens de circulation du mélange air-vapeur, ce qui permet d'obtenir un effet d'entraînement, ou effet de trompe, dans le sens de la circulation du mélange air-vapeur, représenté par les flèches ; cet effet d'entraînement améliore le débit du mélange air-vapeur Une rampe 6 de pulvérisation de fluide de refroi25 dissement est montée en amont des produits à stériliser; son agencement et son orientation sont tels que le fluide de refroidissement est pulvérisé dans le sens de circulation du mélange air-vapeur. De plus, des déflecteurs 7 et 1 Il guident la circula30 tion du mélange air-vapeur dans la cuve de l'autoclave. Un échangeur de chaleur 3, de préférence de type compact, est monté à l'intérieur de la cuve de l'autoclave 1. Il est avantageux que l'échangeur soit agencé suivant un axe parallèle à l'axe de l'autoclave; il est également avantageux, 35 mais non critique, que l'échangeur soit disposé immédiatement en aval de la rampe 5 d'injection de vapeur, dans le sens de circulation du mélange air-vapeur. L'agencement de ventilateurs latéraux, en combinaison avec la disposition d'injecteurs de vapeur en aval des ventilateurs et à proximité de ces derniers, orientés dans le sens de circulation du mélange air-vapeur, ces injecteurs étant eux-mêmes en amont des produits à stériliser, et avec la disposition et l'orientation de pulvérisateurs d'eau de refroidissement également dans le sens de circulation du lo mélange air-vapeur, a pour rôle de réaliser un circuit aussi court que possible du mélange airvapeur, qui améliore considérablement les performances de l'autoclave conforme à l'invention par rapport à celles de l'Art antérieur En effet, l'agencement relatif des ventilateurs latéraux, des injecteurs 15 de vapeur, ainsi que des pulvérisateurs d'eau, conforme à la présente invention, permet d'avoir un débit air-vapeur au moins quatre fois plus important, avec une même puissance: si l'on considère le cas d'un autoclave horizontal de contenance 4 paniers de forme cubique,comportant un ventilateur disposé dans l'axe 20 de l'autoclave, sur la porte ou sur le fond, le mélange gazvapeur traverse successivement les quatre paniers, la section de passage correspondant à celle d'un panier et la longueur de circulation, à quatre paniers, en sorte que la perte de charge est quatre fois plus importante que pour traverser un 25 seul panier. Contrairement à cela, dans l'autoclave conforme à l'invention, si la vitesse de circulation du mélange gazvapeur à travers les paniers est la même que ci-dessus, la longueur de circulation est quatre fois plus petite et, par 30 conséquent, la perte de charge est quatre fois plus faÂble, tandis que la section de passage est quatre fois plus importante puisqu'elle correspond aux quatre paniers côte-à-côte, ce qui donne un débit quatre fois plus grand La puissance étant proportionnelle au débit et à la perte de charge, elle 35 est donc la même pour un débit quatre fois plus important, si la perte de charge est quatre fois plus faible. 25.52669 -7 Ce résultat est atteint grace à l'agencement relatif susdit des éléments actifs de l'autoclave, qui constitue un circuit court pour la circulation du mélange air-vapeur, et à la circulation latéralehorizontale du mélange air-vapeur, déterminée par les ventilateurs associés chacun à un ou plusieurs paniers, ainsi qu'à l'amélioration du brassage air-vapeur due à la disposition et à l'orientation des injecteurs de vapeur et des pulvérisateurs d'eau de refroidissement, qui exercent un effet d'entraînement dudit mélange air-vapeur 10 dans son sens de circulation. Il est avantageux d'injecter de la vapeur vive, à température élevée et sous pression, pendant la période de montée en température, pour assurer un chauffage homogène dans l'autoclave: le coefficient d'échange et la capacité calori15 fique sont optimum S pendant le palier, on naa à lutter que contre les déperditions de chaleur, en sorte qu'il n'y a plus lieu d'injecter de la vapeur et l'échangeur de chaleur intérieur peut alors intervenir pour réguler la température. Pendant le palier, l'échangeur peut être utilisé en réchauf20 fage avec la vapeur pour assurer le maintien en température des produits, par brassage du mélange air-vapeur, qui se trouve alors surchauffé, donc sans provoquer de condensation sur les produits à stériliser, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas o les produits à stériliser sont 25 contenus dans des poches en matière plastique souple, car cette technique de maintien en température évite que les poches ne soient mouillées et ne s'opacifient. De même, le refroidissement par pulvérisation a lieu dans le sens de la circulation du mélange, améliorant ainsi le 30 débit brassé, et donc l'homogénéité du mélange et l'efficacité de la transmission de chaleur Les pulvérisateurs d'eau disposés latéralement, conformément à la présente invention, peuvent fonctionner pendant la période de chauffage avec ou sans injection de vapeur, l'eau étant pulvérisée horizontale35 ment; dans le cas o l'eau de refroidissement est pulvérisée en l'absence d'injection de vapeur, elle peut être conditionnée c'est-à-dire réchauffée ou refroidie au moyen d'un circuit extérieur De plus, conformément à l'invention, le refroidissement peut être réalisé en deux phases: une première phase, par circulation d'eau froide dans l'échangeur 3, qui permet d'assurer un refroidissement jusqu'à une température inférieure à 900 C, de l'ordre de 70 C à 80 C, et une deuxième phase, par circulation dans l'échangeur 3, d'un fluide réfrigérant liquide tel que de la saumure ou de l'eau 10 glycolée à -15 C, pour abaisser la température des produits au-dessous de 50 C Le fluide réfrigérant est avantageusement amené à l'échangeur à partir d'un réservoir tampon (non representé) refroidi par un groupe réfrigérant (non représenté) de puissance réduite puisque le fluide réfrigérant liquide n'est 15 nécessaire que pendant une fraction du cycle de traitement, alors que le groupe réfrigérant peut fonctionner en permanence. Il a été question dans ce qui précède d'un mélange air-vapeur L'on comprendra cependant aisément que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de l'air, mais s'étend 20 à tout autre gaz approprié et qu'elle n'est pas limitée à la stérilisation par un mélange gaz-vapeur, la stérilisation par un gaz, sans apport de vapeur, et notamment par de l'air étant également incluse dans le cadre de la présente invention. Dans le cas o la stérilisation est réalisée à l'aide d'un gaz de stérilisation tel que de l'air par exemple, l'échangeur de chaleur 3 assure successivement le chauffage de l'air qui circule à travers l'échangeur, par échange avec de la vapeur qui circule dans ledit échangeur, et son refroidissement par échange avec de l'eau froide, suivi, éventuel30 lement, d'un refroidissement par échange avec de la saumure, de l'eau glycolée ou analogue. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention, et notamment la variante selon laquelle on utilise de l'eau chaude pour le chauffage, auquel cas on n'injecte pas de vapeur ou on injecte une faible quantité de vapeur; selon cette variante, les ventilateurs entraînent en circulation une dispersion de gouttelettes qui joue le même rôle que le mélange air-vapeur mentionné plus haut. REVENDICATIONS 1 ) Autoclave de stérilisation par un gaz ou un mélange gaz-vapeur, à axe horizontal, notamment du type dont la contenance est telle qu'il est apte à recevoir plusieurs 5 paniers de stérilisation juxtaposés propres à recevoir des produits à stériliser, ledit autoclave comportant un système de circulation d'un gaz comprimé, éventuellement au moins un dispositif d'injection de vapeur et éventuellement au moins un pulvérisateur d'eau de refroidissement, lequel autoclave 10 est caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs ventilateur(s) ( 4) disposé(s) latéralement par rapport à l'axe horizontal de l'autoclave, en ce qu'un dispositif d'injection de vapeur éventuel ( 5) est agencé à proximité d'un ventilateur ( 4) dans le sens de la circulation du mélange gaz-vapeur et en ce que le dispositif de pulvérisation éventuel de l'eau ( 6) est également agencé dans le sens de circulation du gaz ou du mélange gaz-vapeur. 2 ) Autoclave selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le(s) dispositif(s) d'injection de vapeur ( 5) est (ou sont) disposé(s) en amont des produits à stériliser, dans le sens de circulation du mélange gaz-vapeur. 3 ) Autoclave selon l'une quelconque des Revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif d'injection ( 5) (ou les dispositifs d'injection) est (ou sont) 25 orienté(s) dans le sens de la circulation du mélange gaz-vapeur. 4 ) Autoclave selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un ventilateur ( 4) agencé latéralement en regard de chaque panier ( 8). 5 ) Autoclave selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif d'injection de vapeur ( 5) est de préférence constitué par une rampe d'injection agencée à proximité du ventilateur latéral ou des ventilateurs latéraux ( 4), qui alimente simultanément la 35 totalité des paniers ( 8) de l'autoclave. 6 ) Autoclave selon l'une quelconque des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un échangeur de chaleur ( 3), de préférence de type compact, inclus dans ledit autoclave. 7 ) Autoclave selon l'une quelconque des Revendications I à 6, caractérisé en ce que le pulvérisateur d'eau ( 6) est monté en amont des produits à stériliser, dans le sens de la circulation du gaz ou du mélange gaz-vapeur. 8 ) Autoclave selon la Revendication 7, caractérisé 10 en ce que le pulvérisateur d'eau ( 6) est, en outre, orienté dans le sens de circulation du gaz ou du mélange gaz-vapeur. 9 ) Autoclave selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un réservoir tampon extérieur contenant un agent réfrigérant liquide main15 tenu à basse température, de l'ordre de -10 C à -25 C, par un groupe réfrigérant de puissance réduite associé audit réservoir tampon. ) Autoclave de stérilisation selon les Revendications 1 et 6 à 9, du type dans lequel la stérilisation est 20 assurée uniquement par un gaz, et notamment par de l'air, lequel autoclave est caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur ( 3) assure alternativement le chauffage du gaz de stérilisation par échange avec de la vapeur qui circule dans ledit échangeur, et son refroidissement par échange avec de 25 l'eau froide, puis éventuellement avec un fluide réfrigérant liquide, qui circulent successivement dans ledit échangeur. 11 ) Procédé de stérilisation de produits contenus dans une pluralité de paniers juxtaposés dans un autoclave de stérilisation gaz-vapeur d'axe horizontal, caractérisé en ce 30 qu'un mélange gaz-vapeur est formé dans l'enceinte de stérilisation par injection de vapeur à proximité immédiate et en aval des ventilateurs de soufflage d'un gaz approprié, et en amont des produits à stériliser, en ce que ledit mélange est entraîné en circulation suivant un parcours latéral-horizontal, 35 dans le circuit court ainsi formé, dont la longueur correspond à celle d'un seul panier, tandis que la section de passage dudit mélange correspond à l'addition des sections des paniers juxtaposés, la vapeur injectée étant en outre orientée dans le sens de circulation du mélange gaz-vapeur pour assurer un excellent brassage gaz-vapeur et un effet d'entraînement du mélange gaz-vapeur dans son sens de circulation. 12 ) Procédé de stérilisation selon la Revendication 11, caractérisé en outre par le fait que le refroidissement est assuré par pulvérisation d'eau froide orientée horizontalement dans le sens de circulation du mélange gaz-vapeur, en amont des produits à stériliser,pour assurer un bon brassage, une bonne homogénéité du mélange et une transmission de chaleur efficace. 13 ) Procédé de stérilisation selon la Revendication 12, caractérisé en ce que le refroidissement est assuré dans un échangeur de chaleur, en deux étapes, à savoir, une première étape par échange avec de l'eau froide et une deuxième étape par échange avec un fluide réfrigérant liquide 20 maintenu à basse température de l'ordre de -10 C à -25 C. 14 ) Procédé de stérilisation de produits contenus dans une pluralité de paniers juxtaposés dans un autoclave de stérilisation par un gaz, caractérisé en ce qu'un gaz de stérilisation est entraîné en circulation, à partir de venti25 lateurs de soufflage, suivant un parcours latéralhorizontal dans ledit autoclave,pour assurer la stérilisation des produits contenus dans chaque panier, ledit gaz de stérilisation étant alternativement chauffé et refroidi par échange de chaleur à l'intérieur de l'autoclave, respectivement avec 30 de la vapeur et avec de l'eau de refroidissement, puis éventuellement avec un agent réfrigérant liquide.