用於過濾系統中的過濾器的清洗效率測試方法和設備的製作方法
2023-09-18 12:04:50 1
專利名稱：用於過濾系統中的過濾器的清洗效率測試方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於測試一過濾系統中的過濾器的清洗程序的效率的一種方法和一種設備。
背景技術：
無菌乳是指無可在常用儲存環境下生長的微生物的乳液。微過濾法是用於生產無菌乳的多種方法之一。WO98/57549和US5256437說明利用微過濾法生產無菌乳的方法。根據這些方法，乳液經過一僅小於一特定尺寸的微粒可通過的過濾器。這意味著例如有害微生物被濾出。微過濾法中使用的過濾器經常由陶瓷材料製成。
在以這種方式生產無菌乳的過程中，該過濾器需要在一定時間之後進行清洗。通常，該系統在生產周期當中不會進入清洗階段；這種情況僅在維持通過該過濾器的一恆定量所需的壓力超過一特定閥值時才發生。隨著該過濾器的孔變得越來越髒(即被從該乳液過濾出的微粒阻塞)，該壓力在生產周期中逐漸增大。
該清洗程序通常稱為CIP(就地清洗)並且通過利用添加有清潔劑的水衝洗該系統而執行。有時會發生的一個問題是該清洗失敗；其原因可能例如是系統中某處的閥的打開出現故障。當該過濾器在一生產周期開始之前還沒有完全清洗時，該周期縮短，因為上述壓力增大太快。這會導致產品損耗，因為該系統不得不比所計算的時間更快地進入該清洗階段。
為了避免這種情況，期望一些用於測試該清洗在進入一生產周期之前是否已經成功的方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種針對上述問題的解決方案。該目的通過一種用於測試一過濾系統中的一過濾器的清洗程序的效率的方法實現，其中，該過濾器設置有孔，該方法包括如下步驟執行用於該過濾器的該清洗程序；將該過濾器弄溼；給該過濾系統加壓；在一預定時間間隔上測量該過濾系統中的一壓力衰減；和基於該壓力衰減確定該清洗程序是否已經有效，其中，小於一預定閥值的一壓力衰減表示該清洗程序尚未有效。
在一優選實施例中，該過濾器用在一用於生產無菌乳優選為脫脂乳的系統中，並且該清洗程序為一種就地清洗(CIP)程序，其中利用一流體清洗該過濾器。在該清洗程序結束時，從該過濾系統排出該流體，利用該流體浸溼/浸透該過濾器的孔。該流體優選但不一定是水。
有利地，在發現該清洗程序未有效時，執行用於該過濾器的一附加清洗程序。
上述目的還通過一種用於測試一用於一過濾系統的清洗程序的效率的設備，該過濾系統包括一帶有孔的過濾器。該設備包括過濾器加壓裝置；被定位以用來測量該過濾系統中的壓力的一壓力傳感器；和與該過濾器加壓裝置和該壓力傳感器操作性地相連的一控制器。在該過濾系統經過該清洗程序之後，該控制器致動該過濾器加壓裝置以便在該過濾器上產生一壓力、監控該壓力傳感器的輸出以便確定在一預定時間內該過濾器上的一壓力衰減，以及通過比較該確定的壓力衰減與預定的參考數據而估算該清洗程序的一定性結果。
有利地，該過濾器加壓裝置包括一與該過濾器相連的氣體供應裝置，以及分別定位在該過濾器入口側和出口側的第一閥和第二閥；其中該壓力傳感器定位在這些閥之間，並且其中該控制器適於使該氣體供應裝置向該過濾器供應氣體以及關閉該第一閥和第二閥以便在該過濾器上產生壓力。
而且，由該控制器估算的定性結果優選地指示該清洗程序是否有效。在該清洗程序尚未有效的情況下，該控制器可適於啟動一用於該過濾系統的附加清洗程序。
根據本發明的方法和設備提供減少生產幹擾量的優點，因為本發明顯著地減少不得不過早中斷一生產周期的危險。進而實現一種更為經濟有效的生產。
從一優選實施例的參照附屬專利權利要求書以及附圖的下列詳細說明，本發明的其它目的、特徵和優點將變得清楚。
下面結合附圖較詳細地說明本發明的優選實施例，其中圖1是包括根據本發明的設備的一過濾系統的示意圖；圖2是示出本發明的方法的流程圖；圖3和圖4是在一過濾系統中運用本發明期間所獲得的測試結果的圖表。
具體實施例方式
圖1中的過濾系統包括一過濾器1、一容器2、一供給泵3和一循環泵4。在通向過濾器1和從過濾器1引出的管5、6上具有兩個閥7a、7b。一將在下文中詳細說明的測試設備8與該系統相連，如9a、9b所示。來自容器2的經管5進入過濾器1的流體在經過該過濾器時分成兩部分，一部分在P處流出，而另一部分在R處流出。在該系統中有兩個壓力傳感器10、11，分別位於該過濾器的兩個側面。
圖1的該過濾系統特別適合於脫脂奶的處理；但其它類型的乳液也可以。
當該系統用於給乳液殺菌時，容器2容納有通過供給泵3經管5供應給過濾器1的乳液。該乳液的僅包含足夠通過過濾器1的微粒的部分在P處流出用以可能的進一步處理。該部分稱為穿過物(permeate)。另一部分在R處流出，而剩餘的部分經管6進入再循環用以通過過濾器1進行進一步處理。該乳液的在R處流出的部分稱為保留物(retentate)。循環泵4有助於乳液通過過濾器1的再循環。
P處的壓力由壓力傳感器10測量，R處的壓力由壓力傳感器11測量。作用在該過濾器上的該被稱為TMP(跨膜壓Trans Membrane Pressure)的壓力作為該兩個壓力之間的差值由一TMP監控器12計算。該TMP在一生產周期期間不應超過一特定閥值。如果超過該值，則表示該過濾器的孔被嚴重阻塞，其中，該生產周期將由TMP監控器12中斷。從而，在該周期中容器2中的剩餘乳液不能被處理。
該系統被利用一種CIP(就地清洗)程序進行清洗。當該系統處在一清洗階段時，容器2充滿一種適合的清洗液。該清洗液以與該乳液相同的方式通過該系統，因此執行一用於該系統的清洗程序，並尤其是清除該過濾器的孔中的汙物(foulant)。在該優選實施例中，該清洗程序包括下列步驟最初，利用水衝洗該系統以便清除任何殘留乳液。
然後，利用一鹼性流體例如氫氧化鈉或氫氧化鉀清洗該系統，同時，可能地添加表面活性劑。接著，利用水再次衝洗該系統。
之後，利用一酸性流體例如硝酸衝洗該系統。最後，利用水漂清該系統。
但是，該清洗程序本身不構成本發明的主要部分，並且除上述以外還可以其它方式執行該清洗程序。
在該清洗階段之後，通過圖1的測試設備8依照圖2所示的方法測試過濾器1。測試設備8包括與過濾器1的保留物側R相連的一氣體源(氣體供應裝置)14，優選是一壓縮空氣源(壓縮空氣供應裝置)。一壓力傳感器13被定位以測量上述保留物側R處的壓力。一控制器15不僅操作性地與壓縮空氣源14和壓力傳感器13相連，而且與該過濾器1入口側處的第一閥7a以及該保留物側處的第二閥7b相連。控制器15具有一可選的操作者界面16，該操作者界面包括例如一CRT或LCD監視器、一組指示燈或LED、一印表機或繪圖儀、一鍵盤、一滑鼠、一操縱杆等等。
控制器15還具有一存儲器17，例如一讀/寫存儲器(RAM、SRAM等)、一隻讀存儲器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM)、一永久存儲器(磁碟或光碟等)，或者這些存儲器的任意組合。該控制器本身可方便地通過任何市場上可買到的微處理器(CPU)或另外的可編程邏輯裝置例如一FPGA連同存儲在存儲器17的程序代碼執行。或者，控制器15可作為一集成電路、作為離散邏輯門連同其它模數元件，或者上述內容的任意組合實現。
參照圖2，根據該優選實施例的一過濾器清洗測試方法20以實際的清洗程序21開始，在該清洗程序21中，包括過濾器1的該過濾系統被利用來自容器2的流體清洗，並且最後，該過濾系統被利用水衝洗。在隨後的步驟22中，從該過濾系統排出水，使得用水浸溼該過濾器1的孔。然後，在步驟23中，控制器15使壓縮空氣源14通過管9a、9b向過濾器1供應空氣。而且，控制器15致動兩個閥7a、7b以使它們處於關閉狀態，其中，過濾器1相對該系統的其餘部分密封並且因此被加壓。一示例性過濾器類型可例如被加壓至大約1600mbar；但是該值可在不同應用之間並尤其是在不同過濾器類型之間變化較大。
隨著時間的過去，空氣將通過該過濾器的孔擴散，並且該壓力將相應地降低。如果該孔由於不充分地清洗而阻塞，則該壓力將僅有非常小的衰減，因為空氣通過該過濾器的孔的擴散將減小。因此，這表明該過濾器沒有被徹底清洗。因而，一壓力衰減測量步驟24通過重新設置控制器15中的一內部計時器而啟動。一初始壓力值被作為來自壓力傳感器13的瞬時輸出值獲得。一旦該計時器指示已經經過一預定時間間隔，控制器15就重新讀取來自壓力傳感器13的一瞬時輸出值，其中，該預定時間間隔的值可方便地存儲在存儲器17中並可例如為120秒。然後在控制器15中計算作為來自壓力傳感器13的兩個瞬時輸出值之間的差值的該壓力衰減。
在步驟25中，將所計算的壓力衰減與也可存儲在存儲器17中的一預定閥值比較。如果該計算的壓力衰減大於(或者，從理論上來說，等於)該預定閥值，則控制器15認為該衰減正常並且表示清洗程序21有效。該執行進行至最終步驟28，在該步驟，通過打開閥7a、7b，剩餘空氣從該過濾系統排出，並且一新的生產周期開始。另一方面，如果該計算的壓力衰減事實上小於該預定閥值，則進入步驟26，在步驟26中，通過操作者界面16警告操作者清洗程序21失敗或者至少清洗程序21不充分。然後操作者將能夠重複過濾器1的清洗，如在圖2中用27所表示的。或者，一附加清洗程序27可被控制器15自動啟動。
附加清洗程序27可以不同方式執行。在該優選實施例中，附加清洗程序27通過重複整個正常就地清洗(CIP)程序21而實現。
或者，附加清洗程序27也可包括與正常CIP程序21相同但具有一較短或較長的持續時間的步驟。
作為一另外的可選方案，在附加清洗程序27中僅執行CIP 21的某些步驟。
根據又一可選方案，與正常CIP 21相比，在附加清洗程序27期間，該酸性清洗液和該鹼性清洗液的濃度分別較高或較低。
再一可選方案是在附加清洗程序27中執行一額外的步驟，例如包括使用一種加酶清洗液。
測試設備8可有利地使用一市場上可買到的完整性測試設備，該完整性測試設備例如為來自Pall Process Filtration Limited，Europa House，Havant Street，Portsmouth PO1 3PD，England的PALLTRONIC FFE04。迄今為止，這種完整性測試設備已經只被用於檢驗該過濾器元件的完整性，即該過濾器中不存在允許大微粒通過該過濾器從而又會導致一種非無菌製品的裂縫或其它缺陷。相反，本發明可有利地新穎地使用這種設備測試過濾器的清洗效率，而不是過濾器的完整性。值得強調的是，除了上述完整性測試設備以外，測試設備8還可通過其它裝置實現。
圖3示出在一特定過濾系統中該壓力衰減是如何變化的示例。該系統在各測試實例59至71中在一生產周期之後經過一清洗程序。然後將該系統加壓至大約1600mbar，並且測量120秒的壓力衰減。在大多數實例中，該壓力衰減大約為50至60mbar，但在測試實例62和63中，該壓力衰減非常低，約為10至30mbar。這兩個(實例的)測試是在該過濾器的不充分清洗之後執行。
現在參照圖4說明圖1至3中示出的實施例的改進，圖4示出在正常情況(即，當該過濾器清洗被認為有效時，對照圖2中的步驟28)下的過濾器清洗測試程序20的步驟24期間測得的該壓力衰減的長時間變化。
圖4的圖表示出在一大量的生產/清洗周期期間在圖2的步驟24中對一特定過濾系統測量的一系列壓力衰減樣本值。如圖4所示，在過濾器1(圖1)安裝在該系統中之後，在起始的幾個生產/清洗周期期間在圖2的步驟24中測量的該壓力衰減基本恆定(約58mbar)。然後，在步驟24測量的各壓力衰減值開始在該整個生產/清洗周期上以緩慢減小的速率波動。最後，在一大量的生產/清洗周期(例如在圖4中大約為No.75)後，在圖2的步驟24中測量的正常壓力衰減值的數量僅為大約40mbar，即顯著地低於在起始的幾個周期期間測量的該初始值，該初始值稍微低於60mbar。正常壓力衰減值中的該長時間變化主要是由於實際上沒有清洗程序絕對理想的事實所引起(意味著微量的乳液殘留物將保留在過濾器1中並且累積影響在圖2的步驟24中測量的該正常壓力衰減值)。
為了處理上述情況並避免使正常壓力衰減中的長時間減小與類似圖3中的測試No.62和63的異常壓力衰減(表示一失敗的清洗程序)混淆，清洗測試控制器15適於在過濾器1最初安裝在該過濾系統中時執行一系列標準壓力衰減測量。一用於正常壓力衰減的參考值從該系列的標準測量中得出並被存儲在存儲器17中。而且，一第二參考值從該第一參考值計算出並且也被存儲在存儲器17中，該第二參考值表示一極限，低於該極限時，正常壓力衰減中的長時間減小由於有與一異常壓力衰減混淆的危險而被認為不可接受。
例如，在圖4的示例中，該第二參考值可設定為40mbar，意味著清洗測試控制器15在生產/清洗周期No.75處將通知在圖2的步驟24中測量的該壓力衰減現在低於由該第二參考值限定的該可接受極限，並因而要求採取措施(動作)。這種措施可例如是清洗測試控制器15命令一與上述的圖2中的步驟26和27類似的附加清洗程序。這種附加清洗程序將使該正常壓力衰減值恢復為該第一參考值(即從該標準測量中計算出的該初始壓力衰減值)，或者為一與該第一參考值接近的值。換句話說，如在圖2的步驟25中測試的用於正常壓力衰減的該參考值被重新設定為在過濾器1安裝在該過濾系統中之後確定的其初始值。作為一可選方案，除了或者代替該附加清洗程序，清洗測試控制器15可執行一組新的標準測量，以便補償上述的長時間作用。
已主要參照一優選實施例對本發明作了說明。但是，除了上面公開的一實施例外，在由附屬專利權利要求書所限定的本發明範圍內的其它實施例同樣也是可行的。特別地，過濾器1的加壓的精確值、該壓力衰減測量時間以及該壓力衰減閥值均將被調整以適應一實際的應用環境，這對本領域內的技術人員來說很容易實現。
權利要求
1.一種用於測試用於一過濾系統中的一過濾器(1)的清洗程序的效率的方法，所述過濾器設置有孔，該方法包括如下步驟執行用於所述過濾器的所述清洗程序(21)；將所述過濾器(1)弄溼；對所述過濾系統加壓(23)；在一預定時間間隔上測量所述過濾系統中的一壓力衰減(24)；和基於所述壓力衰減確定所述清洗程序是否已經有效，其中，小於一預定閥值的壓力衰減表示所述清洗程序尚未有效(25)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述清洗程序包括在所述過濾系統中使用一種流體，並且在所述清洗程序完成時，通過從所述過濾系統排出所述流體同時利用所述流體浸溼所述過濾器的孔而執行將所述過濾器(1)弄溼的步驟。
3.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述流體包含水。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述清洗程序(21)為一種就地清洗(CIP)程序。
5.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述過濾器(1)用在一用於生產無菌乳優選為脫脂乳的系統中。
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，該方法還包括在所述清洗程序被確定為尚未有效時執行一用於所述過濾器(1)的附加清洗程序的步驟(27)。
7.一種用於測試一用於一過濾系統的清洗程序的效率的設備，所述過濾系統包括一帶有孔的過濾器(1)，其特徵在於，過濾器加壓裝置(7a、7b、14)；被定位以用來測量所述過濾系統中的壓力的一壓力傳感器(13)；和與所述過濾器加壓裝置和所述壓力傳感器操作性地相連的一控制器(15)；其中，所述控制器適於在所述過濾系統已經經過所述清洗程序之後致動所述過濾器加壓裝置以便在所述過濾器上產生一壓力、監控所述壓力傳感器的輸出以便確定在一預定時間內所述過濾器上的壓力衰減，以及通過比較所述確定的壓力衰減與預定的參考數據而估算所述清洗程序的一定性結果。
8.根據權利要求7所述的設備，其特徵在於，所述過濾系統還包括一用於在所述清洗程序期間通過所述過濾器(1)供給一流體的流體容器(2)；並且所述控制器(15)適於在所述清洗程序完成時從所述過濾器排出所述流體同時利用所述流體將所述過濾器的孔浸溼。
9.根據權利要求7或8所述的設備，其特徵在於，所述過濾器加壓裝置(7a、7b、14)包括一與所述過濾器(1)相連的氣體供應裝置(14)，以及分別定位在所述過濾器入口側和出口側的第一閥和第二閥(7a、7b)；並且所述控制器(15)適於使所述氣體供應裝置向所述過濾器供應氣體以及關閉所述第一閥和第二閥以便在所述過濾器上產生所述壓力。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的設備，其特徵在於，所述壓力傳感器(13)定位在所述第一閥和所述第二閥(7a、7b)之間。
11.根據權利要求7至10中任一項所述的設備，其特徵在於，所述過濾系統被包括在一用於生產無菌乳優選為脫脂乳的系統中。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的設備，其特徵在於，通過所述控制器(15)估算的所述定性結果指示所述清洗程序是否已經有效。
13.根據權利要求7至12中任一項所述的設備，其特徵在於，所述控制器(15)適於在所述估算的定性結果指示所述清洗程序尚未有效時啟動一用於所述過濾系統的附加清洗程序。
14.根據權利要求7至13中任一項所述的設備，其特徵在於，由所述過濾器加壓裝置(14)在所述過濾器上產生的所述壓力約為1600mbar，所述預定時間約為120秒，並且所述過濾器在已經經過一有效清洗程序之後的所述壓力衰減由所述預定參考數據限定為50至60mbar，而所述過濾器在已經經過一未有效清洗程序之後的所述壓力衰減由所述預定參考數據限定為10至30mbar。
全文摘要
本發明提供用於測試用於一過濾系統中的一過濾器的清洗程序的效率的一種方法和一種設備。在該過濾器的清洗程序(21)之後，該過濾器的孔包含一流體(22)。給該系統加壓(23)，並測量一預定時間間隔上的壓力衰減(24)。根據該壓力衰減確定該清洗程序是否有效(25)；一小於一預定閥值的壓力衰減指示該清洗程序尚未有效。
文檔編號B01D65/10GK1596145SQ02823695
公開日2005年3月16日 申請日期2002年11月26日 優先權日2001年11月30日
發明者S·赫德斯特倫, H·赫爾曼松, J·林道 申請人:泰特勒拉瓦股權公司及金融股份有限公司