Устройство для отбора и передачи продукта Советский патент 1991 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к технике про- боотбора и может быть использовано в пищевой, химической, микробиологической и других отраслях промышленности для взятия жидких проб из емкостных аппаратов или введения в аппарат технологических добавок или посевного материала в условиях стерильности.

Целью изобретения является повышение представительности пробы за счет улучшения условий стерилизации и исключения контакта элементов пробоотборного тракта с внешней средой.

На фиг.1 показано устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; нафиг.З-5-узел I на фиг.1; на

фиг.6 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг.7 - вид В на фиг.6, прижимной механизм патрубка в положении дополнительного обжатия эластичного элемента; на фиг.8 - то же, прижимной механизм патрубка в положении номинального обжатия эластичного элемента; на фиг.9 - сечение Г-Г на фиг.1; на фиг. 10 - сосуд с полностью выдвинутой иглой при передаче продукта в лаборатории. Устройство содержит сосуд 1, герметично установленный на патрубке 2, внутри которого размещен эластичный элемент 3. Патрубок 2 снабжен прижимным механизмом 4, закрепленным на аппарате 5. Сосуд 1 крепится на патрубке 2 с помощью штурвала 6. Сосуд 1 содержит корпус 7, внутренOs VI

СП

VJ ю со

няя полость которого связана с воздушным биологическим фильтром 8. Пробоотборная игла 9 установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в на- правля ющем канале 0, который сообщается с сифонным каналом 11, выполненным в корпусе 7.

Игла 9 состоит из тонкостенной трубки

12,внутри которой с возможностью перемещения установлен ступенчатый стержень

13,причем один его конец (большего диа- метра)связан с кнопкой 14, другой (меньшего диаметра) - с заостренным глухим наконечником 15, последний посредством установленной на нем уплотнительной прокладки 16 и имеющееся в конструкции кнопки 14 пружины 17 сжатия герметично прижимается к трубке 12.

Герметизация внутренней полости сосуда 1 относительно внешней среды при возвратно-поступательном перемещении иглы 9 обеспечивается эластичными элементами 18, герметично (с натягом) установленными в гнездах 19 и 20 корпуса 7 по обе стороны направляющего канала 10, имеющими расположенные по оси иглы 9 отверстия (не показаны) диаметром, равным 0,7-0,8 диаметра трубки 12. При таком соотношении диаметров боковая поверхность трубки 12 постоянно обжимается материалом эластичных элементов 18. Последние установлены в гнездах 19 и 20 и выполнены со шлюзами 21 и 22, заполняемыми стерилизующим агентом, шлюзы укупориваются эластичными пробками 23 и 24.

Герметизация внутренней полости сосуда 1 при возвратно-поступательном пере- мещении стержня 13 относительно внешней среды обеспечивается посредством эластичной мембраны 25 кнопки 14. Подвижная плоскость мембраны 25 герметично закреплена на штуцере 26 стержня 13 кожухом 27. Неподвижная плоскость мембраны 25 герметично закреплена на штуцере 28 трубки 12 накидной гайки 29.

В трубке 12 имеется отверстие 30, в исходном положении расстояние L между осью сифонного канала 11 и осью отверст ия 30 равно величине полного хода иглы 9.

В направляющем канале 10, а также в стержне 13 расположены дополнительные уплотнительные эластичные элементы 31 и 32 для обеспечения направленного потока перетекающего продукта и таким образом, ограничения контакта его с рабочими поверхностями составных частей сосуда 1.

Игла 9 перемещается с помощью пары винт-гайка, при этом винт 33 жестко связан с трубкой 12, а гайка 34 - с маховичком 35

гайка 34 подсоединяется к корпусу 7 накидной гайкой 36, последняя фиксирует в гнезде 19 корпуса 7 эластичный элемент 18, гайка 34 имеет возможность вращаться

и перемещать иглу 9. Эластичный элемент 18 фиксируется в гнезде 20 накидной гайкой 37.

Игла 9 имеет только поступательное перемещение, так как удерживается от

0 проворота постоянными силами сцепления (трения), возникающими в результате обжатия эластичными элементами 18 и 31 боковой поверхности трубки 12 и дополнительными силами сцепления, возникающи5 ми при прохождении иглой 9 эластичного элемента 3.

Эластичный элемент 3 герметично (с натягом), установленный в патрубке 2, состоит из двух половин а и б, между которыми на0 ходится шайба 38 с радиальными отверсти- ями 39, укупоренными эластичными пробками 40, размещенными в патрубке 2, и выполнен с осевым отверстием 41. Диаметр последнего D и диаметр d выступа

5 гнезда 42 аппарата 5 находятся в следующей зависимости: D(1,1-1,2)d. Объем, образованный осевым отверстием 41, и объемы полостей имеющихся в половинах а и б углублений образуют шлюз 43 для заполнения

0 стерилизующим агентом. Длина шлюза 43 С находится в зависимости от длины 1 участка иглы 9, контактирующего с продуктом (в аппарате 5) и с его остатками (в щели половины б эластичного/элемента 3), а именно ,1Ei.

5 Для выполнения условий самозатягивания щели, образующейся в результате прокола иглой 9 эластичного элемента 3, диаметр последнего DI и диаметр di трубки 12 находятся в следующей зависимости:

Q DHlO-11)di.

Прижимной механизм 4 состоит из прижимной каретки 44, которая одним своим концом шарнирно закреплена на корпусе аппарата 5, а другим с рукояткой 45 имеет

5 возможность входить в зацепление с откидным болтом 46, шарнирно подсоединенным к корпусу аппарата 5.

В случае крепления прижимным механизмом 4 патрубка 2 с эластичным элеменQ том 3 при прижатии последнего к выступам гнезда 42 аппарата 5 величина обжатия половины б эластичного элемента 3 на выступах гнезда 42 достигает 40% и создает дополнительные условия в половине б для

г затягивания щели от прокола иглой 9.

В случае отсутствия зацепления между прижимной кареткой 44 и откидным болтом 46усилие прижатия эластичного элемента 3 к выступам гнезда 42 передается, через фланец перемещающегося в направляющей

гнезда 47 аппарата 5 патрубка 2 на болты 48, жестко закрепленные на корпусе аппарата 5, при этом величина обжатия половины б эластичного элемента 3 на выступах гнезда 42 составляет 20%.

Устройство работает следующим образом.

На начальной стадии прижимной механизм 4 находится в положении, показанном на фиг.7, и обеспечивает максимальное затягивание щели в половине б эластичного элемента 3, образовавшейся в последнем от предыдущих проколов при выполнении аналогичных операций. Эта мера в сочетании с наличием заполненного перед циклом ферментации стерилизующим агентом шлюза 43 обеспечивает требования производственной санитарии в период между операциями по отбору пробы из аппарата или введению посевного материала в аппарат.

Для проведения операции отбора пробы сосуд 1 стерилизуется в автоклаве, при этом игла 9 занимает положение, при котором прижатый к трубке 12 заостренный глухой наконечник 15 находится в теле уплотнительного элемента 18. Необходимо отметить, что наличие в конструкции сосуда 1 заостренного глухого наконечника 15, постоянно герметизирующего иглу 9. кроме отрезков времени нахождения его в рабочей полости аппарата 5 для целенаправленного соединения последней с рабочей полостью сосуда 1 (при отборе пробы и т.д.), исключает ее контакт с окружающей средой и тем самым обеспечивает асептику при работе устройства, достоверность отобранного продукта в сосуде 1 или исключение контаминации целевого продукта в аппарате 5, а также санитарно-гигиенические усло- вия для работы обслуживающего персонала. Сосуд 1 охлаждается, пробки 23 и 24 вынимаются, и в шлюзы 21 и 22 пипеткой или шприцем подается стерилизующий агент, шлюзы 21 и 22 вновь укупориваются пробками 23 и 24.

Сосуд 1 доставляется к аппарату 5 и закрепляется штурвалом 6 на корпусе патрубка 2.

Вращением маховичка 35 по часовой стрелке игла 9 перемещается и, прокалывая заостренным наконечником 15 половину а эластичного элемента 3, доходит до указанного положения (фиг.З) которое соответствует совмещению с торцом маховичка 35 грани гп2 контрастной риски, имеющейся на трубке 12 (риска имеет ширину т, равную 2-3 мм, фиг,1) и фиксируется визуально. В шлюзе 43 со стерилизующим агентом производится стерилизация заостренного наконечника 15.

Так как конструктивное решение по герметизации внутренней полости сосуда 1 и 5 аппарата 5 при возвратно-поступательном перемещении иглы 9 однотипно и реализуется посредством эластичных элементов со стерилизующими шлюзами, то для равноценного коррозионного воздействия стери- 0 лизующих агентов на металлические детали устройства с учетом разной продолжительности нахождения их в указанных шлюзах рекомендуется применять в шлюзах 21 и 22 сосуда более сильный стерилизатор - окис5 литель, а в шлюзе43 аппарата -менеесильный, но стерилизацию иглы в нем производить с выдержкой по времени.

После стерилизации в шлюзе 43 заостренного наконечника 15 и прилежащей к

0 нему поверхности иглы 9 вращением маховичка 35 производится небольшое подвиже- ние иглы 9 до совмещения с торцом маховичка 35 грани mi контрастной риски (что соответствует расположению заострен5 ного наконечника 15 на 2-3 мм в теле поло- вины б эластичного элемента 3). Непосредственно после этого производится расцепление прижимной каретки 44 и откидного болта 46 для снятия дополнитель0 ного обжатия материала половины б эластичного элемента 3 и обеспечения прохождения иглы 9 через половины б с усилием на маховичке 35 от силы трения между боковой поверхностью-трубки 12 и

5 материалом эластичного элемента 3, аналогичным при прохождении его через половину а.

Вращением маховичка 35 по часовой стрелке до упора (упор обеспечивается со0 прикосновением торца винта 33 с торцом шайбы накидной гайки 36) игла 9. пройдя свой полный ход L, переводится в положение (фиг.4), при котором ось отверстия 30 совмещается с осью сифонного канала 11.

5 Для дальнейшего проведения операции необходимо удалить из трубы передавлива- ния аппарата 5 продукт, оставшийся в ней от предыдущей операции. Для этого, в случае наличия в аппарате 5 избыточного давQ ления, штуцер фильтра 8 соединяется с магистралью сжатого воздуха с избыточным давлением, большим избыточного давления в аппарате 5 на величину (0,01-0,02) МПа. При нажатии на кожух 27 кнопки 14 стерс жень 13 перемещается и перемещает заостренный наконечник 15, игла 9 открывается, соединяя рабочую полость сосуда 1 с рабочей полостью аппарата 5, что соответствует выдавливанию под более высоким давлением продукта из трубы передавливания аппарата 5. В случае наличия в емкостном аппарате 5 разрежения кожух 27 кнопки 14 нажимается и далее процесс удаления продукта из трубы передавливания протекает описанным образом. Так как горизонтальный участок трубы передавливания имеет небольшой уклон (фиг.З), продукт, находящийся в ней, удаляется полностью, не оставляя застойной зоны, что положительно сказывается на достоверности отбираемой пробы.

Для проведения операции непосредственно отбора пробы кожух 27 кнопки 14 нажимается и удерживается в таком положении в течение всей продолжительности наполнения сосуда 1, которая контролируется, например, по секундомеру. Если аппарат 5 находится под избыточным давлением, пррдукт перетекает из аппарата 5 в переносной сосуд 1 под действием разности избыточного давления в аппарате 5 и атмосферного в сосуде 1. Если аппарат находится под разрежением, для создания разности давлений и условий для перетекания продукта необходимо штуцер фильтра 8 соединить с вакуумной магистралью, абсолютное давление которой меньше абсолютного давления в аппарате 5 на величину (0,01-0,02) МПа.

По окончании заполнения сосуда 1 пробой кожух 27 кнопки 1 4 возвращается в исходное положение, которое соответствует отсоединению рабочей полости аппарата 5 от рабочей полости сосуда 1 (фиг.4) и герметизации трубки 12 иглы 9.

Вращением маховичка 35 против часовой стрелки игла 9 переводится в положение, фиксируемое совмещением грани mi риски с торцом маховичка 35 (что соответствует перемещению заостренного наконечника 15 на 2-3 мм в тело половины б эластичною элемента 3). Непосредствен но после этого производится прижатие патрубка 2 кареткой 44 и создание допол нительного обжатия материала половины б. После прижатия патрубка 2 вращением маховичка 35 против часовой стрелки производится чебольшое перемещение иглы 9 до совмещения с торцом маховичка 35 грани rri2 риски и в этом положении ( фиг.З) производится стери лизация заостренного наконечника 15 и прилежащей к-нему поверхности иглы 9 и течение 5--8 мин. Дальнейшим враще нием маховичка 35 против часовой стрел- пи до упора игла 9 возвращается в исходное положение (фиг.1)

Сосуд I с помощью штурвала 6 отсоединяется от патрубка 2 и переносится в лабораторию для исследования отобранной

v прпбы и далее на промывку и подготовку для следующей операции.

В лаборатории работу проводят следующим образом. Сосуд 1 устанавливается

или на стол вытяжного шкафа, обдуваемого стерильным воздухом, или в стерильный бокс. Вращением маховичка 35 по часовой стрелке до упора игла 9 выводится в крайнее положение, под заостренный наконеч0 ник 15 подводится лабораторная посуда, например, чашка Петри, пробирка и т.п. (фиг. 10), штуцер фильтра 8 соединяется с магистралью сжатого воздуха с избыточным давлением (0,008-0,01) МПа. Кратко5 временным нажатием кожуха 27 кнопки 14 отобранная проба поступает по сифонному и направляющему каналам в отверстие 30 и, протекая по трубке 12, вытекает из нее, в нужном количестве заполняя лабо0 раторную посуду. При изменении в конструкции корпуса 7 сосуда 1 сообщающихся друг с другом направляющего и сифонного каналов в сочетании с наличием в конструкции сосуда 1 подвижной иглы с отвер5 сгием 30 возможно наряду с операцией отбора продукта из аппарата 5, т.е. заполнения сосуда 1, осуществлять операцию передачи продукта из сосуда 1, т.е. его опорожнение.

0 Для создания более жестких условий в плане обеспечения достоверности отобранной пробы после выведения иглы 9 в крайнее положение на нем монтируется защитное кольцо (проволочка, обмотанная

5 ватным валиком, пропитанным спиртом). Кольцо поджигается,и проба в нужном количестве разливается в лабораторную посуду в пламени горящего спирта, которое с одной стороны предотвращает смешивание мате0 риала пробы с окружающим воздухом, а с другой - попадание аэрозолей материала пробы в окружающую среду.

Для проведения операции передачи посевного материала или технологической до5 бзвки в аппарат 5 сосуд 1 стерилизуется в автоклаве, и в шлюзы 21 и 22 подается стерилизующий агент.

Для наполнения простерилизованного сосуда 1 питательной средой или стериль0 ной технологической добавкой в асептических условиях используются элементы устройства, а именно патрубок 2 с штурвалом 6, укупоренный эластичным элементом 3 со шлюзом 43, заполненным стерилизую5 щим агентом, а роль аппарата 5 с выступами гнезда 42 и направляющей гнезда 47, а также с прижимным механизмом 4 в данном спучае выполняется контейнер с посевным материалом или со стерильной технологической добавкой.

Сосуд 1 штурвалом 6 подсоединяется к патрубку 2 контейнера и выполняются действия, указанные при описании операции отбора пробы.

Количество перетекшего материала можно контролировать, например, по смотровому стеклу на контейнере. По окончании операции наполнения сосуд 1 отсоединяется от контейнера.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает соблюдение асептических условий при отборе и передаче продукта и при опорожнении сосуда за счет снабжения иглы запор- ным узлом при одновременном обеспечении удобства эксплуатации любого объема переносного сосуда путем исключения перемещения последнего и выполнения иглы подвижной.

Формула изобретения

Устройство для отбора и передачи продукта из аппарата, содержащее переносной

сосуд с полой иглой и средства для герметизации и стерилизации, установленные на пробоотборном патрубке аппарата, отличающееся тем, что, с целью повышения

5 представительности пробы за счет улучшения условий стерилизации и исключения контакта элементов пробоотборного тракта с внешней средой, переносной сосуд выполнен с сообщающимися направляю0 щим и сифонным каналами, при этом полая игла выполнена с радиальным отверстием, установлена в направляющем канале с возможностью возвратно-поступательного перемещения и сообщения ра5 диального отверстия с сифонным каналом и снабжена запорным органом, выпол- ненным в виде ступенчатого стержня с приводом возвратно-поступательного перемещения, установленного в полости

0 иглы и снабженного заостренным наконечником на конце, обращенном к пробо- отборному патрубку.

Изобретение относится к технике про- боотбора и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение представительности пробы за счет улучшения условий стерилизации. Устройство содержит переносной сосуд с осевым направляющим и сифонным каналами, герметично устанавливаемый на пробоотборном патрубке аппарата, при этом уплотняющие элементы выполнены с полостью, заполненной стерилизующим агентом. В направляющем канале переносного сосуда установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения полая игла, через внутренний канал которой осуществляется отбор пробы. Положительный эффект достигается благодаря снабжению иглы запорным органом, герметизирующим ее внутренний канал, выполненным в виде ступенчатого стержня с заостренным наконечником, связанного с приводом возвратно-поступательного перемещения. 10 ил. ч te

#

Фиг.1

и to

Ј-гпф

2 Мф

tt

C2iSi9l

12

Фиг.6 42 6

/

Pui.8

25 Риг.9

п