СПОСОБ ТЕРМОСТЕРИЛИЗАЦИИ ИЛИ ДЕЗИНФЕКЦИИ ОТХОДОВ Российский патент 1999 года по МПК A61L11/00 

Изобретение относится к способу для термостерилизации или дезинфекции отходов, в частности инфицированных медицинских отходов, который основан на известном методе теплового разложения протеинов, составляющих живые клетки.

В известных способах термостерилизации или дезинфекции проблема нагрева материала, подлежащего обработке, состоит в большой продолжительности циклов, обусловленной низким коэффициентом переноса тепла снаружи внутрь отходов. При этих способах тепло передается уже измельченным отходам либо путем вдувания насыщенного пара под давлением приблизительно 0,5 Па, если используются автоклавные системы, либо путем вдувания горячего воздуха или пара, перегретого до температуры приблизительно 180^oC в сухих системах, либо даже путем нагрева через стенки.

Несмотря на существование систем, в которых используется микроволновое излучение, заставляющее тепло проникать внутрь отходов, установки, работающие на этом принципе, с трудом могут обеспечивать температуры, необходимые для стерилизации, поскольку необходимость присутствия воды для преобразования микроволн в тепловую энергию препятствует увеличению температуры выше температуры кипения воды.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ термостерилизации или дезинфекции отходов, в частности, инфицированных медицинских отходов, включающий операцию измельчения и/или превращения в порошок отходов под действием режущего усилия, при температуре, достаточной для термостерилизации и/или дезинфекции (WO, 92/12738, кл. A 61 L 2/06, 1992).

Известный способ позволяет осуществлять термостерилизацию или дезинфекцию отходов, однако при его использовании не предусмотрено регулирование температуры стерилизации и/или дезинфекции, кроме того, известный способ предусматривает дополнительный внешний подвод тепла к измельчаемой массе, при его использовании не исключается риск загрязнения окружающей среды.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности способа термостерилизации и/или дезинфекции отходов, в частности инфицированных медицинских отходов, снижение риска загрязнения окружающей среды, получение после переработки легкоудаляемого стерилизованного материала.

Указанная выше цель достигается тем, что в способе термостерилизации или дезинфекции отходов, в частности инфицированных медицинских отходов, включающем операцию измельчения и/или превращения в порошок отходов под действием режущего усилия, при температуре, достаточной для термостерилизации и/или дезинфекции, операцию измельчения и/или превращения в порошок под действием режущего усилия выполняют в течение некоторого времени, позволяющего выработать только за счет трения количество теплоты, достаточное для достижения и поддержания температуры стерилизации или дезинфекции в массе отходов, которую обеспечивают теплотой трения при отсутствии прямого или косвенного дополнительного подвода тепла, и при рассеянии теплоты трения путем дозированной подачи воды в жидком состоянии на измельчаемые отходы, регулируют температуру стерилизации и/или дезинфекции.

Кроме того, возможен вариант, когда дозированно подаваемая вода в жидком состоянии содержит гипохлорит натрия.

Кроме того, возможен вариант, когда температура стерилизации и/или дезинфекции, которую обеспечивают теплотой трения, составляет по меньшей мере 150^oC.

Кроме того, возможен вариант, когда теплоту образуют в массе отходов за счет трения и среза при использовании кинетической энергии, передаваемой ротором, снабженным лопатками или ножами, вращающимся с высокой скоростью.

Кроме того, возможен вариант, когда используют кинетическую энергию, передаваемую ротором, взаимодействующим с множеством стационарных ударных элементов в форме лопаток или ребер для ускорения преобразования кинетической энергии в теплоту.

Кроме того, возможен вариант, когда в обрабатываемые отходы добавляют пластик, предпочтительно полиэтилен или полипропилен.

Кроме того, возможен вариант, когда температуру создают теплотой трения, достаточной, чтоб вызвать размягчение и/или плавление пластика.

Кроме того, возможен вариант, когда на отходы подают концентрированный водный раствор гипохлорита натрия.

Кроме того, возможен вариант, когда измельченные в порошок отходы в конце охлаждают путем добавления воды на нагретые отходы и позволяя добавленной воде испариться.

Отличия предлагаемого способа заключаются в том, что тепловая энергия, необходимая для достижения и поддержания температуры, создается ударом, а также внутри- и внемолекулярным трением, для чего используется кинетическая энергия, передаваемая в систему валом с ножами, вращающимся с высокой скоростью внутри корпуса, предпочтительно снабженного стационарными ударными ребрами. Эта система позволяет исключительно быстро достигать запланированной температуры и контролировать ее в дальнейшем, предпочтительно, путем дозированного введения воды и ее испарения. Кроме стерилизации (или дезинфекции) данный способ также позволяет измельчать в порошок пластик, присутствующий или добавляемый в отходы для расплава, и в заключение гранулировать обработанный материал.

Способ реализуется устройством, которое содержит корпус, вмещающий отходы, ротор внутри корпуса, снабженный лопатками или ножами, способными измельчать и/или превращать в порошок отходы, и приводное средство, которое может вращать ротор с такой скоростью, при которой за счет трения внутри корпуса создается температура, достаточная для стерилизации или дезинфекции отходов. А также средство подвода воды в корпус.

Температура массы отходов внутри корпуса выбирается в зависимости от намеченной цели: произвести простую дезинфекцию, т.е. разрушить патогенные микроорганизмы, или полную стерилизацию, т.е. полностью уничтожить живые спорообразующие или неспорообразующие микроорганизмы.

После достижения через несколько минут запрограммированной температуры, при которой части пластика, присутствующие или добавленные, как это будет описано ниже, размягчаются, эта температура поддерживается в течение приблизительно 30 мин с рассеянием тепла, образовавшегося в результате энергичного перемешивания, путем нагнетания воды. Дозированное введение воды регулируется терморегулятором, причем такое дозирование также позволяет локально поддерживать высокое содержание влаги, которое, как сообщается в литературе, облегчает разложение протеинов.

Испарения, выходящие из системы, пропускаются через электрический стерилизатор с высокой температурой (приблизительно 800^oC) перед тем, как растворить их в водяном абсорбере.

Коэффициент трения массы обрабатываемых отходов может быть увеличен путем добавления термопластичного материала, такого как полиэтилен, полипропилен и т.п., предпочтительно, цветного, чтобы придать обработанному материалу определенную окраску.

Добавление термопластичных материалов сверх тех, которые нормально присутствуют в отходах, позволяет значительно увеличить максимальную температуру, которая может быть достигнута за счет трения в массе, - выше 250^oC, и, таким образом, уменьшить время, в течение которого данная температура поддерживается в самой массе.

Плавление пластика и последующее отверждение посредством охлаждения и дозированного ввода воды позволяет получать обработанный материал, совершенно однородный как по цвету, так по составу.

В конце периода, в течение которого поддерживается необходимая температура, масса охлаждается путем увеличения дозированной подачи воды, а также путем соответствующего уменьшения скорости ротора и путем организации циркуляции воздуха или воды в рубашке устройства, или же путем слабого вакуумирования устройства.

В конце цикла стерилизованные или дезинфицированные отходы имеют гранулированную и охлажденную форму и могут быть выгружены без выделения испарений, паров или запахов. Другие преимущества и признаки предложенных способа и устройства станут понятны из следующего подробного описания со ссылкой на прилагаемый чертеж, который приведен только в качестве неограничительного примера схематического изображения устройства для реализации предложенного способа.

Способ термостерилизации или дезинфекции отходов реализуется следующим образом. Отходы загружаются в корпус, образующий камеру (1) из прочного листового металла, стороны которой защищены противоизносными защитными элементами предпочтительно из марганцевой стали. Камера закрывается крышкой (2) вручную или цилиндром (22) с гидравлическим узлом (24). Внутри камеры с высокой скоростью, например 1500 об/мин, вращается ротор с ножами (3), содержащий сменные ножи (4) из высокопрочной стали. Ротор приводится в действие мощным электродвигателем (5) и системой ремней и шкивов (6), натягиваемой натяжным роликом (7). На больших устройствах может быть установлена гидравлическая муфта (23) для уменьшения амортизации при запуске и компенсации сил, возникающих при отказах или перегрузках.

В качестве альтернативы электрической системе может использоваться гидравлический привод и масленый динамический узел.

В нижней части камеры имеются прочные стационарные стальные ребра, цель которых - ударять, дробить и удерживать материал, чтобы кинетическая энергия могла преобразовываться в тепловую.

Вращающийся вал снабжен центральным креплением, выполненным с возможностью принимать держатель с пробиркой (9) с отверстиями, которые могут открываться и загружаться образцами определенных спор или бактерий (например, Bacillus Stearothermophilus или Bacillus subtilis), чтобы можно было периодически проводить проверочные циклы для подтверждения эффективности способа для стерилизации или дезинфекции.

В конце цикла материал выгружается через отверстие в задвижке (10) с помощью гидравлической системы (11) или другого приводного устройства.

Устройство снабжено средствами безопасности для защиты от аварии, в частности микровыключателем (12), который препятствует запуску ротора, если не закрыта крышка, а также гидравлическим устройством, состоящим из автоматического поршня (13/1) и поршня (13/2), которое препятствует открыванию крышки во время вращения ротора.

Температура внутри камеры измеряется и регулируется индикатором-регулятором (14), чувствительный элемент которого может быть установлен на крышке, но предпочтительно внутри стационарной лопатки, который активирует отверстие соленоидного клапана (16) и подачу воды из сопла (15) на определенных стадиях программы. Выделения во время цикла обработки пропускаются через небольшую печь (17), в которой электрические сопротивления обеспечивают высокую температуру (приблизительно 800^oC), за счет которой выделения стерилизуются.

После пропускания через печь выделения абсорбируются в водяном абсорбере с соплом (18), которое приводится в действие соленоидным клапаном (19).

В конце этапа, во время которого поддерживается температура, обработанный материал охлаждается путем уменьшения скорости ротора, дозированной подачи воды, слабого вакуумирования корпуса, увеличения количества воды в сопле (18) и циркуляцией воздуха в пространстве (20), окружающем корпус, с помощью вентилятора (21) или воды, приводимой в движение приводным клапаном.

Устройство для реализации способа довершается гидравлическим узлом (24) для приведения в действие сервисных поршней и клапанов, а также электрической панелью управления (25).

Примеры реализации способа.

Пример 1
В устройство, содержащее камеру диаметром 600 мм и высотой 800 мм, оборудованное коаксиальным ротором с ножами, вращающимся со скоростью 750-1500 об/мин и содержащим две лопатки с ножами, присоединенным к электродвигателю мощностью 50 кВт, а также противоизносные защитные элементы и 6 стационарных ребер, расположенных по нижней окружности камеры, загружают 30 кг инфицированных медицинских отходов и 7 кг цветной полиэтиленовой массы и закрывают камеру крышкой. Устройство запускают в соответствии с запрограммированным циклом, при котором достигается и поддерживается температура 160^oC. Эта температура достигается за 5 мин, после чего выключается система регулирования и подачи воды и температура поддерживается на этом уровне в течение приблизительно 30 мин. В конце данного этапа скорость ротора автоматически уменьшается до 750 об/мин и температура уменьшается до 80^oC за 2 мин за счет дозированной подачи воды. Начинается этап охлаждения путем вдувания воздуха в рубашку в течение 10 мин, после чего температура материала достигает 60^oC; открывание задвижки вызывает автоматическую выгрузку гранулированного и стерилизованного материала в течение приблизительно 1 мин. Затем устройство останавливается и готово к осуществлению следующего цикла.

Пример 2
В устройство, содержащее камеру диаметром 1200 мм, высотой 800 мм, оборудованное коаксиальным ротором с ножами, вращающимся со скоростью 0-1500 об/мин и содержащим две лопатки с ножами, присоединенным к электродвигателю мощностью 250 кВт, а также противоизносные защитные элементы и 25 стационарных ребер по нижней окружности камеры, загружают 120 кг инфицированных медицинских отходов и 30 кг цветной полиэтиленовой массы и закрывают камеру крышкой.

Устройство запускается в соответствии с запрограммированным циклом, при котором на первом этапе достигается и поддерживается температура 150^oC. Эта температура достигается за 10 мин, после чего запускается система регулирования и подачи воды и она поддерживает температуру на этом уровне в течение приблизительно 20 мин. В конце данного этапа дозированная подача воды автоматически приостанавливается, поскольку на втором этапе программы цикла предусмотрено следующее нагревание массы до температуры 180^oC, которая достигается за 1 мин. Затем скорость ротора автоматически уменьшается до 500 об/мин и дозировка воды снижает температуру до 80^oC за 1 мин. Начинается этап охлаждения под вакуумом и путем подачи воздуха в рубашку в течение 10 мин, после чего температура материала достигает 50^oC. Открывание задвижки вызывает автоматическую выгрузку гранулированного и стерилизованного материала за приблизительно 2 мин. Затем устройство останавливается и готово к осуществлению следующего цикла.

В одном из вариантов реализации изобретения в массу отходов внутри корпуса во время цикла стерилизации подается концентрированный водный раствор гипохлорита натрия. То есть вода, которая распыляется и дозированно вводится во время цикла, может содержать гипохлорит натрия предпочтительно при концентрации 12-15 весовых процентов активного хлора.

Было обнаружено, что концентрированный раствор гипохлорита натрия при высокой температуре, достигаемой внутри корпуса, реагирует с двуокисью углерода, образуя недиссоциированную хлорноватистую кислоту, которая в свою очередь диссоциирует в газообразную окись хлора (Cl₂O), являющуюся эффективным хлорирующим и биоцидным агентом.

В этом варианте измельченные в порошок отходы распыляются вместе с концентрированным раствором NaClO при нагревании до температуры выше 150^oC, и воздух, содержащий двуокись хлора, подается в корпус. Количество CO₂, присутствующего в воздухе, достаточно для выделения окиси хлора, которая в условиях сильного перемешивания проникает в массу обрабатываемых отходов и проходит через устройство, улучшая эффект стерилизации.

Остаточные количества окиси хлора, все еще присутствующие в конце обработки, если они вообще есть, могут абсорбироваться в водяном абсорбере, образуя водную хлорноватистую кислоту.

Таким образом, стерилизуются не только отходы но и выделения, образующиеся во время обработки, и внутренние поверхности устройства. В этом варианте нет необходимости пропускать выделения через печь (17) перед подачей их в водяной абсорбер.

При условии сохранения принципа изобретения, формы выполнения и детали описания могут широко варьироваться по сравнению с представленным неограничительным примером.

Наиболее успешно предложенное изобретение может быть применено при стерилизации или дезинфекции отходов, в том числе инфицированных медицинских отходов в лечебных учреждениях.

Способ включает операцию измельчения и/или превращения в порошок отходов под действием режущего усилия в течение некоторого времени. Способ позволяет за счет трения выработать количество теплоты, достаточное для достижения и поддержания температуры стерилизации или дезинфекции в массе отходов. В обрабатываемые отходы добавляют также пластик, предпочтительно полиэтилен или полипропилен. После переработки получают легко удаляемый стерилизованный материал. Способ значительно снижает риск загрязнения окружающей среды и повышает эффективность термостерилизации и/или дезинфекции отходов. 8 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ термостерилизации или дезинфекции отходов, в частности инфицированных медицинских отходов, включающий операцию измельчения и/или превращения в порошок отходов под действием режущего усилия, при температуре, достаточной для термостерилизации и/или дезинфекции, отличающийся тем, что операцию измельчения и/или превращения в порошок под действием режущего усилия выполняют в течение некоторого времени, позволяющего выработать только за счет трения количество теплоты, достаточное для достижения и поддержания температуры стерилизации или дезинфекции в массе отходов, которую обеспечивают теплотой трения при отсутствии прямого или косвенного дополнительного подвода тепла, и при рассеянии теплоты трения путем дозированной подачи воды в жидком состоянии на измельчаемые отходы, регулируют температуру стерилизации и/или дезинфекции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозированно подаваемая вода в жидком состоянии содержит гипохлорит натрия. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура стерилизации и/или дезинфекции, которую обеспечивают теплотой трения, составляет по меньшей мере 150^oC. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоту образуют в массе отходов за счет трения и среза при использовании кинетической энергии, передаваемой ротором, снабженным лопатками или ножами, вращающимся с высокой скоростью. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют кинетическую энергию, передаваемую ротором, взаимодействующим с множеством стационарных ударных элементов в форме лопаток или ребер для ускорения преобразования кинетической энергии в теплоту. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в обрабатываемые отходы добавляют пластик, предпочтительно полиэтилен или полипропилен. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что температуру создают теплотой трения, достаточной, чтобы вызвать размягчение и/или плавление пластика. 8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что на отходы подают концентрированный водный раствор гипохлорита натрия. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельченные в порошок отходы в конце охлаждают путем добавления воды на нагретые отходы и позволяя добавленный воде испариться.