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'PROCEDE DE STERILISATION DES LIQUIDES, NOTAMMENT DU LAIT, @ PAR VOIE ELECTRIQUE-
La présente invention a trait à un procédé de stérilisa- tion des liquides, notamment du lait, et à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le nouveau procédé est basé sur le principe de l'action électro-catalytique des métaux oligodynamiques. On sait, en effet, que les métaux dits oligo- dynamiques émettent, et! contact avec des liquides, des ions métalliques qui détruisent les micro-organismes contenus dans ces liquides.
Mais le résultat obtenu dans la pratique est insuffisant si l'on n'augmente pas l'action catalytique naturelle de ces
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métaux, étant donné que même en présence d'un catalyseur comme l'argent, l'effet ne commence qu'après quelques heures et qu'il dépend beaucoup de la grandeur de la surface du métal oligodynamique employé. D'autre part, dans le traitement des systèmes dispersés, tels que les jus de fruit, le lait, etc..,, des particules dispersées, comme par exemple l'albumine, la graisse, ets.. , se déposent, après leur mise en libertépar les ions métalliques chargés positivement, sur la surface du cata- lyseur et le rendent inactif.
Mais,, en pratique, il faut pouvoir stériliser rapidement de grandes quantités des liquides envisagés. Jusqu'à présent, on n'a pu obtenir ce résultat en partie que par voie électroly- tique, en utilisant du courant continu ou alternatif. Mais ce procédé exigeait beaucoup de place et une énergie électrique considérable, et n'offrait qu'une sécurité de fonctionnement insuffisante. D'autre part, les procédés électrolytiques pré- sentaient l'inconvénient important d'altérer la constitution de la matière stérilisée, par suite de décomposition, d'échauf- fement, et de formation de dépôts qui diminuaient fortement l'action des électrodes, et provoquaient des phénomènes de coagulation, notamment dans les liquides contenant des disper- sions.
Selon la présente invention, on propose un procédé de stérilisation des liquides qui favorise par polarisation élec- trique d'électrodes métalliques appropriées, à action catalyti- que et oligodynamique, telles que par exemple de l'argent, la libération d'ions métalliques dans le liquide à stériliser en- tourant les électrodes.
On peut admettre que les micro-organismes absorbent ces ions métalliques émis et succombent à l'effet d'empoisonnement de ces ions, par le fait qu'ils subissent, par le dépôt du
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métal, un appauvrissement en oxygène, et par le fait qu'il se produit d'antre part un changement de polarisation détruisant la vie des micro-organismes. Selon une autre théorie, chaque cellule vivante comprend un circuit électrique oscillant qui, au contact avec l'ion métallique, est troublé ou court-circuité, ce qui amène la destruction de la cellule.
Afin de séparer le plus grand nombre possible d,' ions métalliques daas le temps le plus court possible et de les mettre en contact avec les microbes du liquide, on fait passer le liquide à stériliser par une fente étroite pratiquée entre deux surfaces en métal, à action oligodynamique, placées l'une en face de l'autre, chargées électriquement, et dont l'une au moins est déplacée aussi rapidement que possible devant l'au- tre.
On obtient un accroissement considérable de l'effet de stérilisation en faisant passer le liquide à stériliser, de préférence sous la forme d'un film mince, entre des cylindres tournant l'un à l'intérieur de l'autre. Il est avantageux d'exécuter l'une des électrodes au moyen d'un bon émetteur d'ions, par exemple au moyen d'un alliage ou d'un mélange plus ou moins vitrifié de deux métaux.
Le procédé est également applicable à un liquide placé dans un récipient, lorsque l'une au moins des électrodes est mobile, ce qui évite la formation de dépôts et permet d'obtenir une pénétration régulière du liquide par les ions métalliques.
L'utilisation de diaphragmes entourant les électrodes est: avantageuse pour éviter la formation de boue métallique. On peut favoriser encore la stérilisation en saturant d'acide carbonique le liquide passant sous pression par l'appareil, ce qui diminue la résistance électrique du liquide.
Le dessin annexé montre schématiquement comme mode d'exé-
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cution un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
La Figure 1 représente une coupe longitudinale par l'ap- pareil de stérilisation branché à un réservoir d'acide carbo- nique sous pression.
La Figure 2 est une vue de l'appareil du côté d'alimen- tation.
Ce dispositif , permettant d'une façon particulièrement favorable la mise en oeuvre du procédé de stérilisation fai- sant l'objet de l'invention, est formé par un cylindre en argent 1, de préférence de forme conique, à l'intérieur duquel est disposé un autre cylindre en argent 2. En vue d'obtenir un film de liquide mince, ces deux cylindres sont arrangés l'un dans l'autre à une distance de 0,3 mm. environ. De cette façon, on obtient une bonne répartition du liquide à stérili- ser entre les surfaces des deux cylindres, et en même temps une grande surface de contact pour les liquides à stériliser.
Les doux cylindres sont branchés au moyen de vis-bornes 3 et 4, et à l'aide de conducteurs non représentés sur le dessin, à une source de courant, et constituent les électrodes de l'appar reil. La borne 3 est reliée électriquement par une plaque mé- tallique 5 au cylindre extérieur 1 et la borne 4 par un arbre 7 et une plaque métallique 6 au cylindre intérieur 2.
Le cylindre extérieur 1 est isolé et arrangé à, l'intérieur d'un bâti-' - 8 en fonte ou formé d'une matière moulée isolante.
Autant qu'il est nécessaire, les autres parties du bâti sont également isolées ou constituées par des matières isolantes.
Le cylindre intérieur 2 est calé sur une pièce tournante 9 fixée sur l'arbre 7. L'arbre 7 est arrangé concentriquement dans les fonds de fermeture 10 et 11 du bâti 8. Dans le fond 10, il bute contre un palier de butée 12, réglable au moyen de la vis
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13. L'arbre 7 traverse le fond 11 et l'orifice de son passage est fermé de façon étanche an moyen de rondelles d'étanchéité et d'un presse-étoupe 18. Sur une partie en saillie 16 du fond 11, servant également à supporter l'arbre, est vissé un boîtier constitué par une pièce filetée 17 et par une plaque de ferme- ture 18. Dans le boîtier se trouve une fente 19 d'une largeur suffisante pour lui permettre un mouvement libre par rapport à la borne 4.
Dans l'arbre 7 se trouve un évidement 20 dans lequel s'engage la plaque 18, de sorte que lorsqu'on fait tourner le bottier 17 et 18, on peut obtenir un déplacement des cylindres 1 et 2 et modifier leur distance. La grandeur du déplacement est indiquée par l'aiguille 21 du cadran 22.
Dans le fond 11 est prévue une ouverture 23 pour l'in- troduction du liquide à traiter, et dans le fond 10 une ouver- ture 24 pour l'éloignement du liquide stérilisé de l'appareil.
L'orifice d'entrée 23 est en communication avec un réservoir 25 contenant sous pression le liquide à stériliser. Dans ce ré- servoir plonge jusqu'à proximité du fond un tube 27 venant d'un réservoir d'acide carbonique 26, de sorte que le liquide contenu dans le réservoir peut être saturé au moyen de l'acide carbonique.
La forme conique des électrodes et la possibilité de leur déplacement axial permet de régler à volonté la distance entre les électrodes, et de faire subir au liquide passant par l'ap. pareil une accélération régulière. Au lieu d'utiliser des cy- lindres tournant l'un à l'intérieur de l'autre, on peut aussi utiliser d'autres surfaces se déplaçant rapidement l'une par rapport à l'autre, telles que des plaques à mouvement de va- et-vient ou des disques tournants. Au lieu de deux, on peut prévoir plusieurs cylindres tournant les uns à l'intérieur des autres ou à l'intérieur et à l'extérieur d'un cylindre fixe.
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En vue d'augmenter la surface active des électrodes, les cylin- dres peuvent être ondulés dans le sens de l'axe ou être munis de plaques en forme de peignes s'engageant l'une dans l'autre.
Par suite de la chute de potentiel entre les électrodes d'argent chargées, des ions d'argent, porteurs de charges po- sitives, vont de l'anode à la cathode, et sur ce chemin ils rencontrent à l'intérieur du film liquide circulant entre ces électrodes, des bactéries qui sont détruites par empoisonnement ou par décharge. Plus le nombre des ions émis est élevé, plus leur action nuisible ou destructive sur la vitalité des micro- organismes augmente. Comme l'ion d'argent considéré Comme quantum élémentaire conserve toujours la même charge électri- que, la densité du courant sur les électrodes chargées joue un rôle par le fait qu'elle détermine le nombre des ions en- trant en solution dans l'unité de temps.
Par ce fait, on peut faire varier l'effet nuisible ou destructeur sur la vie des bactéries.
Le procédé permet donc d'obtenir à volonté une destruc- tion au degré voulu, car l'intensité du courant nécessaire pour tuer les différentes espèces de bactéries est variable.
Les essais ont démontré qu'un courant de 8 à 10 ampères sous une tension de 15 à 20 volts suffit pour stériliser les li- quides destinés à la consommation humaine.
Afin d'empêcher la boue métallique qui se forme pendant le dégagement des ions et par l'amollissement de la couche superficielle du métal, de passer dans le liquide, il est avantageux de recouvrir les électrodes de diaphragmes, formés par des tôles minces en métal à porosités microscopiques, Ce métal, servant de conducteur intermédiaire, n'absorbe aucun courant. Il est avantageux d'utiliser des plaques de nickel ayant des perforations microscopiques semblables à un voile.
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Comme les ions cherchent à atteindre la cathode par le chemin le plus court et apparaissent à l'état métallique après la décharge en perdant alors leur action stérilisante, il est avantageux de changer plus ou moins souvent le sens du courant, en tenant compte de la vitesse de propagation des ions, ,et la distance entre les électrodes. En choisissant, comme dans l'exemple décrit plus haut, une distance de 0,03 mm. entre les deux électrodes en argent 1 et 2, et une densité de courant d'environ 1 centième d'ampère par cm2 et une tension de 15 volts, on obtient des conditions optima en changeant toutes les deux secondes le sens du courant. A l'aide de ce changement périodique du sens du courant, on peut éviter que des particu- les métalliques soient retenues en excès dans le liquide.
A cet effet, on envoie le courant électrique à des intervalles de temps déterminés, dépendant de la vitesse de propagation des ions et du temps nécessaire à la destruction des bactéries, en sens contraire à travers le liquide à stériliser, ce qui permet de ramener l'ion métallique sur l'électrode chargée de nom contraire, après l'effet de destruction.
Des essais détaillés de stérilisation de liquides grossiè- rement dispersés, tels que du lait, par exemple, ont démontré que l'effet de stérilisation est sensiblement augmenté si l'on ionise le liquide au préalable (acidification) par le gaz car- bonique. Dans le dispositif décrit, on utilise en même temps le gaz introduit dans le réservoir 25 comme fluide de compression.
La solution aqueuse dissociée d'acide carbonique exerce un effet catalytique.dû sans doute à sa plus grande concentration en ions d'hydrogène*
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'' PROCESS FOR STERILIZING LIQUIDS, ESPECIALLY MILK, @ ELECTRICALLY-
The present invention relates to a process for sterilizing liquids, in particular milk, and to a device for carrying out this process. The new process is based on the principle of the electro-catalytic action of oligodynamic metals. We know, in fact, that so-called oligo-dynamic metals emit, and! contact with liquids, metal ions which destroy the microorganisms contained in these liquids.
But the result obtained in practice is insufficient if one does not increase the natural catalytic action of these
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metals, since even in the presence of a catalyst such as silver, the effect only begins after a few hours and depends very much on the size of the surface area of the oligodynamic metal employed. On the other hand, in the treatment of dispersed systems, such as fruit juices, milk, etc., dispersed particles, such as for example albumin, fat, etc., are deposited, after their set free by positively charged metal ions on the surface of the catalyst and make it inactive.
But, in practice, it is necessary to be able to rapidly sterilize large quantities of the liquids envisaged. Up to now, this result has only been partially achieved electrolytically, using direct or alternating current. However, this process required a lot of space and considerable electrical energy, and offered only insufficient operational reliability. On the other hand, electrolytic processes had the significant drawback of altering the constitution of the sterilized material, as a result of decomposition, heating, and the formation of deposits which greatly reduced the action of the electrodes, and caused coagulation phenomena, especially in liquids containing dispersions.
According to the present invention, there is provided a process for the sterilization of liquids which, by electrically polarizing suitable metal electrodes, with catalytic and oligodynamic action, such as for example silver, promotes the release of metal ions into the liquid. the liquid to be sterilized surrounding the electrodes.
It can be assumed that microorganisms absorb these emitted metal ions and succumb to the poisoning effect of these ions, by the fact that they undergo, by the deposition of
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metal, oxygen depletion, and the fact that it occurs on the other hand a change in polarization destroying the life of microorganisms. According to another theory, each living cell includes an oscillating electrical circuit which, on contact with the metal ion, is disturbed or short-circuited, which leads to the destruction of the cell.
In order to separate the greatest possible number of metal ions in the shortest possible time and to bring them into contact with the microbes of the liquid, the liquid to be sterilized is passed through a narrow slit made between two metal surfaces, with oligodynamic action, placed opposite each other, electrically charged, and at least one of which is moved as quickly as possible in front of the other.
A considerable increase in the sterilization effect is obtained by passing the liquid to be sterilized, preferably in the form of a thin film, between cylinders rotating one inside the other. It is advantageous to run one of the electrodes by means of a good ion emitter, for example by means of an alloy or a more or less vitrified mixture of two metals.
The method is also applicable to a liquid placed in a container, when at least one of the electrodes is mobile, which prevents the formation of deposits and makes it possible to obtain regular penetration of the liquid by the metal ions.
The use of diaphragms surrounding the electrodes is: advantageous in order to avoid the formation of metallic sludge. The sterilization can be further promoted by saturating the liquid passing under pressure through the apparatus under pressure with carbonic acid, which reduces the electrical resistance of the liquid.
The accompanying drawing shows schematically as an embodiment
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cution a device for implementing the method.
Figure 1 shows a longitudinal section through the sterilization apparatus connected to a reservoir of carbonic acid under pressure.
Figure 2 is a view of the apparatus from the supply side.
This device, allowing in a particularly favorable way the implementation of the sterilization process forming the object of the invention, is formed by a silver cylinder 1, preferably of conical shape, inside which is another silver cylinder 2. In order to obtain a thin liquid film, these two cylinders are arranged in each other at a distance of 0.3 mm. about. In this way, a good distribution of the liquid to be sterilized between the surfaces of the two cylinders is obtained, and at the same time a large contact surface for the liquids to be sterilized.
The soft cylinders are connected by means of terminal screws 3 and 4, and by means of conductors not shown in the drawing, to a current source, and constitute the electrodes of the apparatus. Terminal 3 is electrically connected by a metal plate 5 to the outer cylinder 1 and terminal 4 by a shaft 7 and a metal plate 6 to the inner cylinder 2.
The outer cylinder 1 is insulated and arranged inside a frame 8 made of cast iron or formed of an insulating molded material.
Whenever necessary, the other parts of the frame are also insulated or made up of insulating materials.
The inner cylinder 2 is wedged on a rotating part 9 fixed on the shaft 7. The shaft 7 is arranged concentrically in the closing bottoms 10 and 11 of the frame 8. In the bottom 10, it abuts against a thrust bearing 12 , adjustable by means of the screw
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13. The shaft 7 passes through the bottom 11 and the orifice of its passage is sealed by means of sealing washers and a stuffing box 18. On a projecting part 16 of the bottom 11, also serving to support the shaft, is screwed a housing consisting of a threaded part 17 and a closing plate 18. In the housing is a slot 19 of sufficient width to allow free movement relative to the terminal 4.
In the shaft 7 there is a recess 20 in which the plate 18 engages, so that when the casing 17 and 18 is rotated, it is possible to obtain a displacement of the cylinders 1 and 2 and to modify their distance. The magnitude of the displacement is indicated by the hand 21 of the dial 22.
In the bottom 11 is provided an opening 23 for the introduction of the liquid to be treated, and in the bottom 10 an opening 24 for the removal of the sterilized liquid from the apparatus.
The inlet orifice 23 is in communication with a reservoir 25 containing the liquid to be sterilized under pressure. Into this tank, a tube 27 from a carbonic acid tank 26 is immersed to near the bottom, so that the liquid contained in the tank can be saturated with carbonic acid.
The conical shape of the electrodes and the possibility of their axial displacement makes it possible to adjust the distance between the electrodes at will, and to subject the liquid passing through the ap. same regular acceleration. Instead of using cylinders rotating inside each other, other surfaces moving quickly relative to each other can also be used, such as moving plates. reciprocating or rotating discs. Instead of two, it is possible to provide several cylinders rotating one inside the other or inside and outside of a fixed cylinder.
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In order to increase the active surface of the electrodes, the cylinders can be corrugated in the direction of the axis or be provided with plates in the form of combs which engage one another.
As a result of the drop in potential between the charged silver electrodes, silver ions, carrying positive charges, go from the anode to the cathode, and on this path they meet inside the liquid film circulating between these electrodes, bacteria which are destroyed by poisoning or by discharge. The higher the number of ions emitted, the more their harmful or destructive action on the vitality of microorganisms increases. As the silver ion considered As elementary quantum always retains the same electric charge, the density of the current on the charged electrodes plays a role in that it determines the number of ions entering in solution in the unit of time.
By this fact, one can vary the harmful or destructive effect on the life of bacteria.
The process therefore makes it possible to obtain destruction to the desired degree at will, since the intensity of the current required to kill the different species of bacteria is variable.
Tests have shown that a current of 8 to 10 amps at a voltage of 15 to 20 volts is sufficient to sterilize liquids intended for human consumption.
In order to prevent the metallic sludge which forms during the evolution of ions and by the softening of the surface layer of the metal, from passing into the liquid, it is advantageous to cover the electrodes with diaphragms, formed by thin sheets of metal. with microscopic porosities, This metal, serving as an intermediate conductor, does not absorb any current. It is advantageous to use nickel plates having microscopic web-like perforations.
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As the ions seek to reach the cathode by the shortest path and appear in a metallic state after the discharge, then losing their sterilizing action, it is advantageous to change the direction of the current more or less often, taking into account the ion propagation speed,, and the distance between the electrodes. By choosing, as in the example described above, a distance of 0.03 mm. between the two silver electrodes 1 and 2, and a current density of about 1 hundredth of an ampere per cm2 and a voltage of 15 volts, optimum conditions are obtained by changing the direction of the current every two seconds. By means of this periodic change in the direction of the flow, it is possible to prevent excess metallic particles from being retained in the liquid.
To this end, the electric current is sent at determined time intervals, depending on the speed of propagation of the ions and the time required for the destruction of the bacteria, in the opposite direction through the liquid to be sterilized, which makes it possible to bring back the metal ion on the charged electrode of the opposite name, after the destruction effect.
Detailed trials of sterilizing coarsely dispersed liquids, such as milk, for example, have shown that the sterilization effect is significantly increased if the liquid is pre-ionized (acidified) with carbon gas. In the device described, the gas introduced into the reservoir 25 is used at the same time as compression fluid.
The dissociated aqueous solution of carbonic acid exerts a catalytic effect, probably due to its greater concentration of hydrogen ions *