CH349751A - Verfahren und Apparatur zum Vernichten von Bakterien und andern Mikroorganismen in einer Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und Apparatur zum Vernichten von Bakterien und andern Mikroorganismen in einer Flüssigkeit

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CH349751A
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/025Ultrasonics

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Description


  
 



  Verfahren und Apparatur zum Vernichten von Bakterien und andern Mikroorganismen in einer Flüssigkeit
Das vorliegende Patent bezieht sich auf ein Verfahren und eine Apparatur zum Vernichten oder zur Inaktivierung von Bakterien, Virus arten und anderen Mikroorganismen in einer Flüssigkeit, wobei man in derselben Druckwellen erzeugt und sich fortpflanzen lässt.



   Ähnliche Verfahren und Apparaturen hierfür waren schon früher, z. B. durch das USA-Patent Nr. 2 069 820 bekannt, worin ein Verfahren zum Sterilisieren von Flüssigkeiten beschrieben ist, das darin besteht, dass man eine Flüssigkeit in einen Behälter einbringt, einen allmählich anwachsenden Druck auf die Flüssigkeit einwirken lässt und schliesslich den Druck auf weniger als Atmosphärendruck vermindert. Die so behandelte Flüssigkeit wird dann aus dem Behälter herausgelassen und der Behälter mit einer neuen Flüssigkeit beschickt, um sie der gleichen Behandlung zu unterziehen. Dieses Patent schützt ferner eine Apparatur zur Durchführung dieses Verfahrens.

   Diese enthält ein Einlassventil, um die Flüssigkeit zur Behandlung einzulassen, einen verschlossenen Behälter, ein Auslassventil und kolbenähnliche Mittel, um   wäh-    rend des Verfahrens Druck zu erzeugen und abzulassen. Das Behandlungsgefäss stellt eine senkrechte Röhre dar, an dessen einem Ende Mittel zur Druckerzeugung vorgesehen sind. Am anderen Ende befindet sich ein Kolben, der mit einer Feder versehen ist, die dazu dient, den Druckanstieg und die Druckverminderung zu verzögern.



   Gemäss dem Verfahren nach obigem Patent wird jede Flüssigkeit einer sinusartigen Druckveränderung mit einer positiven und einer negativen Halbwelle ausgesetzt. Diese zwei Halbwellen haben einen kleinen Amplitudenanstieg, welcher weiterhin durch die Wirkung des mit einer Feder versehenen Kolbens verzögert wird. Da es notwendig ist, die Flüssigkeit durch den Behandlungsbehälter mehrmals durchfliessen zu lassen, ist dieses Verfahren für die Behandlung grosser Flüssigkeitsmengen nicht sehr gut geeignet.



   Es ist ferner schon bekannt, Flüssigkeiten durch Ultraschallwellen zu sterilisieren. Diese Wellen besitzen eine sinusartige Natur, eine kleine Amplitude und eine sehr hohe Frequenz. Im allgemeinen werden solche Wellen durch magnetostriktive oder piezoelektrische Mittel erzeugt. Die Behandlung mit Ultraschallwellen hat jedoch einige ernsthafte Nachteile, die ihre Verwendung in einem grösseren Ausmass als im Laboratorium einschränkt.



   Um diese Nachteile zu erläutern und um zu gleicher Zeit einen Vergleich früherer Verfahren und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, wird nachfolgend eine Analyse der Beziehung zwischen Energie, Intensität und Druckamplitude einer sich in einem Medium ausbreitenden Welle gegeben.



   Gemäss den Gesetzen der Wellenbewegung wird der Energiegehalt pro Einheitsvolumen des Mediums, in welchem sich die Welle ausbreitet, durch folgende Gleichung ausgedrückt:    E= lsi2 zu e zu u2 (l)    worin e die Dichte des Mediums und U die maximale Teilchengeschwindigkeit im schwingenden Medium ist. Die Grösse E kann auch  Energiedichte  genannt werden und wird vorteilhaft in   Erg/cmS    ausgedrückt.



   Die Intensität der Wellenbewegung bedeutet den Energietransport pro Zeiteinheit durch eine Einheitsfläche, die senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung steht und kann durch folgende Formel ausgedrückt werden:    J=E-V=ti22-v-U2    (2)  worin v die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle in dem in Frage stehenden Medium bedeutet. Die Intensität J wird in Erg/cm2 sec oder   Wattjcm2    ausgedrückt.



   Schliesslich ist die Druckamplitude der Wellenbewegung    P = v U (3)    und wird in Mikrobar   Dyn/em2    oder Atmosphären ausgedrückt, wobei eine Atmosphäre im wesentlichen 1   kg/cm2    oder   981103    Dyn/cm2 ist.



   Die Druckamplitude P in Erg/cm3 kann ausgedrückt werden durch    P-1/2.v2J.107    (4)
Ein magnetostriktiver   Überschallüberträger,    bestehend aus einem Nickelstab von 10 cm Länge, das heisst mit einer Frequenz von 24000 pro Sekunde, wird mit einer Schwingungsamplitude von   10-s    cm zum Schwingen gebracht, ohne dass er zerreisst. In Wasser übertragen, entspricht dies einer Intensität von etwa 17   Wattjcm2.    Es wurden praktisch Intensitäten in der Grössenordnung von 7-10   Watt/cm2    erreicht.



   Bis jetzt wurden mit piezoelektrischen   Uberschall-    überträgern einige Zehnereinheiten an Watt erhalten.



   In Wasser hat eine   Oberschallwelle    mit einer Intensität von 10 Watt/cm2 gewöhnlich eine Druckamplitude von 5,4 Atm. Somit wechselt der Druck der sich in Wasser ausbreitenden Welle gewöhnlich zwischen 5,4 Atm. positivem Druck und 5,4 Atm. negativem Druck, wenn nicht vorher der negative Druck einen luftleeren Raum (Kavitation) erzeugt, das heisst die Flüssigkeit zerreisst. Im vorliegenden Fall ist die maximale Teilchengeschwindigkeit 36,7   cm ! sec.   



   Was die Möglichkeit begrenzt, die Intensität über die oben erwähnten Werte solcher Überträger anwachsen zu lassen, ist teilweise die begrenzte mechanische Festigkeit des Materials der schwingenden Stäbe oder Platten und teilweise der Umstand, dass in diesen Stäben oder Platten infolge von Hysterese, inneren Reibung usw. wesentliche Wärme erzeugt wird. Bei hohen Intensitäten muss diese Wärme durch besondere Kühlmittel abgeführt werden.



   Es wird allgemein angenommen, dass die an Bakterien und anderen Mikroorganismen in flüssiger Suspension beobachtete vernichtende Wirkung durch Ultraschallwellen nur dann auftritt, wenn die Bedingungen zur Bildung eines luftleeren Raumes gleichzeitig erfüllt sind, das heisst, wenn der Druckamplitudenwert die Kavitationsgrenze in der in Frage stehenden Flüssigkeit überschreitet.



   Die Kavitation stellt somit eine notwendige Bedingung für die Sterilisation mit Ultraschall dar, in Wirklichkeit bedeutet sie einen schweren Nachteil dieses Verfahrens. Die Ultraschallwellenenergie, welche in reinen Flüssigkeiten und bei Intensitäten, die geringer als die Kavitationsschwelle sind, bereits in einem beträchtlichen Ausmass absorbiert wird wenn man die Druckamplitude einer in reinem Wasser sich ausbreitenden Ultraschallwelle halbiert, entspricht dies einer   Wellenfortpfianzungslänge    von ungefährt 5000 Metern - wird sehr stark an den Kavitationsstellen absorbiert, teils weil die Schwingungsenergie verbraucht wird, um die Kavitation zu bilden und teils weil die Welle an den Grenzflächen der Kavitationsblasen reflektiert oder gebrochen wird.



   Unter dem Gesichtspunkt der Kavitation sollte eine Sterilisierungsapparatur mit Ultraschallwellen so konstruiert sein, dass eine möglichst kurze Wellenbewegung in der begrenzten Zone stattfindet, wo die Behandlung stattfindet, um so eine höchstmögliche Wellenintensität in dieser Zone zu sichern. Wirtschaftlich ist eine solche Massnahme ein grosser Nachteil, da dadurch nur ein sehr begrenztes Flüssigkeitsvolumen den Energieinhalt und die für Sterilisierungszwecke notwendige Intensität erhält. Da die Vernichtung von Bakterien und Virusarten nicht plötzlich erfolgt, sondern eine bestimmte Behandlungsdauer erfordert, ist leicht zu verstehen, dass mit einem solchen Verfahren nur ein begrenztes Wasservolumen pro Zeiteinheit behandelt werden kann.



   Ein Sterilisierungsverfahren, das auf dem Auftreten von Kavitation aufgebaut ist, hat noch andere schwerwiegende Nachteile. Praktisch ohne Ausnahme sind Flüssigkeiten, die im Handel sterilisiert werden sollen, wässrige Suspensionen. Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Bildung der Kavitation in Wasser begünstigt wird, je grösser der Gasgehalt im Wasser ist. Das Gas liegt in gelöstem Zustand oder in Form von kleinen Blasen vor. Somit kann unter sonst gleichen Bedingungen der Grad der Kavitation und damit die sterilisierende Wirkung stark wechseln. Es muss als sehr schwer betrachtet werden, eine sichere Sterilisierungswirkung nach einem solchen Verfahren unter praktischen Bedingungen zu erreichen.



   Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden alle oben erwähnten Schwierigkeiten der früheren Verfahren zur Sterilisierung von Flüssigkeiten durch eine Druckwellenbehandlung beseitigt.



  Somit ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in stetigem Fluss durch eine gerade Röhre, deren Länge ein Mehrfaches ihrer lichten Weite ist, gedrückt wird, wobei sie diese Röhre vollständig ausfüllt, und dass die Druckwellen in Form einer Reihe von wiederholten, positiven Stossimpulsen mit hoher Druckamplitude sich in der Flüssigkeit im wesentlichen in der Längsrichtung dieser Röhre fortpflanzen, wobei die Durchflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit, die wirksame Durchflusslänge der Röhre, die Druckamplitude der Stossimpulse und ihre Frequenz gegenseitig in der Weise einander angepasst werden, dass die durch die Röhre fliessenden Flüssigkeitsteilchen in einem solchen Ausmass der Behandlung ausgesetzt werden, dass alle in der Flüssigkeit vorkommenden Mikroorganismen vernichtet werden.



   Die bei diesem Verfahren verwendeten Druckwellen sind von ganz anderer Beschaffenheit als die    Überschallwellen    oder andere harmonisch verlaufende Wellenbewegungen, das heisst sinusartige Schwingungen, und bestehen aus einzelnen Stossimpulsen mit einer grossen positiven Druckamplitude. Unter dem Ausdruck  Stossimpuls  ist verstanden, dass die in Frage stehenden Impulse einen steilen An- und Abstieg besitzen und von kurzer Dauer sind. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kommen keine negativen Drücke vor und infolgedessen ist die Gefahr der Kavitation beseitigt.



   Die Stossimpulse verbreiten sich in der Flüssigkeit gemäss den gleichen Gesetzen wie Schallwellen.



  Da keine Kavitation auftritt, verbreiten sich die Wellen unter sehr geringer Absorption und Energieabnahme. Es ist somit möglich, eine Sterilisierungsapparatur mit wirtschaftlicher Wirkung herzustellen, in welcher sehr grosse Flüssigkeitsmengen behandelt werden können.



   Eine geeignete Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einer geraden Röhre mit einem offenen Flüssigkeitseinlass, einem offenen Flüssigkeitsauslass, einer Pumpe zur stetigen Förderung der Flüssigkeit durch die Röhre hindurch, einem Entlüftungsmittel, das die vollständige Füllung der Röhre ermöglicht, und aus einer mechanischen Schlagapparatur, die Stossimpulse erzeugt und an einem Ende der Röhre angebracht ist.



   Die Röhre hat eine sehr grosse Ausdehnung in Richtung der Druckweilenausbreitung und ist vorteilhaft innen von zylindrischem Querschnitt. Jeder Stossimpuls breitet sich mit einer praktisch unverminderten Amplitude entlang der ganzen Röhrenlänge aus und wirkt auf alle darin befindlichen Mikroorganismen ein. Wenn man die wirksame Durchflusslänge der Röhre, die Durchflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit, die Druckamplitude der Stossimpulse und ihre Frequenz einander anpasst, bietet sich die Möglichkeit, die in Frage kommende Flüssigkeit so lange zu behandeln, dass alle Mikroorganismen in der Flüssigkeit erprobterweise vernichtet werden.



   Die Flüssigkeit fliesst frei und stetig von der Pumpe durch die ventilfreie Einlassöffnung und durch die Röhre, wo sie der Behandlung unterworfen wird, und schliesslich durch die ventilfreie Auslassöffnung.



  Letztere ist zweckmässig mit Verengungsmitteln versehen, um einen gewissen Gegendruck zu erzeugen, es soll damit aber nicht bezweckt werden, den Durchfluss der Flüssigkeit durch die Auslassöffnung zu verschliessen. Die Verengungsmittel erzeugen einen gewissen kleinen statischen Überdruck in der Röhre.



   Das Verfahren der Erfindung ist besonders zur Behandlung von Flüssigkeiten geeignet, die in grossen Mengen anfallen, wie Wasser, Milch und dergleichen.



  Für diese Zwecke hat es gegenüber früheren Sterilisierungsverfahren den Vorteil, dass es die chemischen Eigenschaften der Flüssigkeiten nicht verändert oder dass es dieselben weder einer Behandlung mit Chemikalien noch Hitze aussetzt.



   Natürlich kann man das Verfahren auch für medizinische Zwecke verwenden. Es ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer Sterilisierung von Flüssigkeiten, welche nicht erhitzt oder mit chemischen Mitteln behandelt werden können, ohne dass sich die Zusammensetzung ändert. Das Verfahren der Erfindung kann auch in Verbindung mit industrieller Gährung oder ähnlichen durch Mikroorganismen verursachten Vorgängen verwendet werden, z. B. wenn es wünschenswert ist, eine solche Gährung oder einen ähnlichen Vorgang durch Vernichtung der Mikroorganismen in einer gewissen Stufe zu unterbrechen.



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist in stetiger Weise durchführbar.



   Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben.



   Fig. 1 zeigt den Druckwechsel in einer Flüssigkeit, die erfindungsgemäss behandelt wurde.



   Fig. 2 zeigt eine Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.



   Fig. 1 zeigt, wie der Druck in einer Flüssigkeit wechselt, welche stetig durch den Behälter fliesst, in welchem sie behandelt wird und durch welchen sie mit einem geeigneten, vorzugsweise niederen Beschickungsdruck gepumpt wird. Die ausgezogene Kurve a zeigt die Änderungen des Druckes in der Flüssigkeit, wie sie angenommen werden können, wenn die Flüssigkeit erfindungsgemäss Druckwellen ausgesetzt wird, welche eine Reihe von Stossimpulsen hoher positiver Amplitude und vorteilhaft mit steilem Anstieg und Abstieg enthalten. Die Impulse haben zweckmässig eine Dauer in der Grössenordnung von 10-4 Sekunden.



   Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, haben die Stoss   impulse eine positive Amplitude p,, l,, welche im    Vergleich mit dem mittleren Flüssigkeitsdruck   Piiiittei,    welcher im wesentlichen dem Beschickungsdruck gleich ist, hoch ist. Es kann sein, dass die Bakterien dem starken Druckanstieg nicht standhalten können oder dass während der Behandlung der darauffolgende starke Druckabfall der aktive Teil der   Stoss druck-    impulse ist, oder dass die Verbindung von Druckanstieg und Druckabfall die Zerstörung oder Inaktivierung der fraglichen Organismen verursacht.



   Die Apparatur nach Fig. 2 besteht aus einer längeren Röhre 1, welche das Behandlungsgefäss bildet, einen Deckel 2 und am entgegengesetzten Ende ein aus zwei Stücken 3, 16 bestehendes Kopfstück besitzt. Die Röhre   l,    deren zentraler Teil weggeschnitten ist, ist im Vergleich zu ihrem Durchmesser von verhältnismässig grosser Längenausdehnung, z. B. ist die Länge mehrmals grösser als der lichte Durchmesser. Die Röhre 1 ist über einen Einlass 4 mit einer Pumpe 31 verbunden, welche in der Lage ist, einen genügenden Beschickungsdruck in der Röhre 1 aufrechtzuerhalten. Die Röhre ist mit einem verengten Auslass 5 versehen, welcher mit einer Auslassleitung 32 verbunden ist. Der Apparat kann mit einem System verbunden werden, das   Frisch-    oder Abwasser oder Milch zubringt, kurz eine Flüssigkeit, welche ganz sterilisiert werden soll.

   Der Einlass 4 und der Auslass 5 sind so angelegt, dass die in der   Flüssigkeit in der Röhre 1 sich bewegenden Druckwellen im wesentlichen verhindert sind, durch den Einlass 4 und den Auslass 5 zu entweichen. In der vorliegenden Ausführungsform sind Einlass 4 und Auslass 5 senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der Druckwellen angeordnet. Für den gleichen Zweck können besondere Druckwellenfilter, ähnlich den Schallwellenfiltern, am Eine und Auslass angebracht werden.



   Im Kopfstück 3, 16 ist ein Ambossblock 6 in der Längsrichtung der Röhre 1 beweglich eingesetzt, der in der Bohrung 7 im Oberteil 3 des Kopfstückes dicht gleitet. Vorteilhaft hat der Ambossblock 6 einen im wesentlichen gleichen Durchmesser wie die Röhre 1. Zum Abdichten kann der Ambossblock 6 auf ein elastisches Diaphragma, z. B. aus Kautschuk, wirken, welches zwischen Abschlussteil 3 und einem Flansch 34 der Röhre 1 angebracht sein kann. In der gezeichneten Ausführung wirkt der Ambossblock jedoch direkt auf die Flüssigkeit in der Röhre 1, er ist jedoch vollständig abgedichtet gegen die Schlagapparatur.



  Der Ambossblock 6 hat einen Flansch 8, welcher zwischen den zwei plattenförmigen Federn 9 gelegen ist, die in einer ringförmigen Vertiefung 10 im Kopfteil 16 angeordnet sind. Die Federn 9 dienen dazu, den Ambossblock 6 nach jedem Schlag wieder in die normale Stellung zurückzubringen. Natürlich können die Federn 9 durch gleichwertige Mittel, wie ein Luftpolster oder Luftdruck, der auf eine geeignete, auf dem Ambossblock 6 gebildete Kolbenfläche wirkt, ersetzt werden. Der Flansch 8 kann für diesen Zweck bis an die zylindrische Wandung der Vertiefung 10 ausgedehnt werden, er bewegt sich dann wie ein Kolben darin. Eine Luftdruckleitung, vorzugsweise mit einer Druckregulierung, kann zwischen dem Flansch und dem Kopfteil 3 angebracht sein.



   Der Ambossblock 6 hat einen Schaft 11, der sich bis in einen Zylinder 12 eines Schlagmotors mit einem losen, intermittierend wirkenden, im Zylinder 12 beweglichen Hammerkolben 13 erstreckt; am Zylinder ist ferner eine Ventilauflage 14 und ein unteres Abdeckstück 17. In der Ventilauflage 14 ist ein Steuerventil 33 von der Art, wie sie bei pneumatischen Hammerwerkzeugen verwendet werden, eingesetzt.



  In der Figur ist das Ventil ungeschnitten gezeichnet und kann jede geeignete Form besitzen. Durch eine Leitung 15, die in Verbindung mit dem Abdeckstück 17 steht, wird Druckluft zum Betreiben des Schlagmotors zugeführt. Der Schlagmotor ist zwischen dem Flansch 34 der Röhre 1 und dem Abschlussstück 17 mit Hilfe von Bolzen 18 befestigt. Bei 35 ist das Hauptventil der Schlagapparatur angebracht.



   Beim Arbeiten nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die zu behandelnde Flüssigkeit durch die Pumpe 31 und den Einlass 4 in die Röhre 1 gedrückt und stetig durch die Röhre 1 fliessen gelassen, in welcher sie Druckwellen ausgesetzt ist, die durch die Schlagapparatur mittels der Schläge des Hammerkolbens 13 auf den Ambossblock 6 erzeugt werden und die sich durch die Flüssigkeit ausbreiten. In der gezeichneten Ausführungsform fliesst die Flüssigkeit entgegengesetzt zur Fortpflanzungsrichtung der Druckwellen, sie kann aber auch in der gleichen Richtung wie die Wellenbewegung fliessen. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt die Behandlungsdauer jedes   Flüssigkeitsteilchens.    Der Amplitudendruck   Pmax    der Druckwellen kann in der Grössenordnung von 10 bis 500 kg/cm2 sein.

   Die Behandlungsdauer kann zwischen wenigen Sekunden bis zu einer Stunde wechseln. Die Stossfrequenz des Schlagmotors kann zwischen 10 und 50 Stössen pro Sekunde, jedoch zweckmässig unter 10000 Stössen pro Sekunde betragen, das heisst gut innerhalb des hörbaren Frequenzbereiches. Je nach den Eigenschaften der zu behandelnden Flüssigkeit kann die Behandlungsdauer und die Amplitudenhöhe der Druckwellen experimentell von Fall zu Fall ausgewählt werden. Manchmal kann das gleiche Resultat mit einer hohen Amplitude und einer kurzen Behandlungsdauer wie mit einer niederen Amplitude und einer längeren Behandlungsdauer erzielt werden.



   Bei einer hohen Amplitude, wie z. B. 400   kg/cm2,    ist eine verhältnismässig niedere Stossfrequenz erforderlich. Im allgemeinen erfordert eine niedere Amplitude eine höhere Frequenz.



   IJm die Behandlung wirkungsvoll zu gestalten, muss die Flüssigkeit die Röhre 1 vollständig ausfüllen. Zu diesem Zweck ist die Röhre am oberen Ende mit einem Entlüftungshahn 30 versehen.



   Nachfolgend werden beispielsweise die Energie, Intensität, Druckamplitude und Länge der Röhre mit einer angenommenen maximalen Teilchengeschwindigkeit für eine Apparatur berechnet.



   Es wird angenommen, dass der Ambossblock ein Gewicht von 2 kg besitzt und der innere Durchmesser des Rohres 125 mm beträgt, das heisst, dass das Rohr eine Querschnittsfläche von ungefähr 122 cm2 besitzt.



   Es wird ferner ein direkter Stoss des Hammerkolbens auf den Ambossblock 6, das heisst ein direkter Stoss zwischen zwei Körpern aus Stahl und von äquivalenten Massen und eine Stossgeschwindigkeit von 10 m/sec. angenommen.



   Die maximale Teilchengeschwindigkeit ist dann im wesentlichen gewöhnlich gleich der Stossgeschwindigkeit. Somit ist    Ucç 10    m pro Sekunde.



   Die bei jedem Stoss oder Schlag übertragene Energie wird durch die kinetische Energie des Ambossblockes 6 entsprechend   
102 Joule
9,81 .2    pro Schlag oder Stoss zum Ausdruck gebracht.



   In Übereinstimmung mit der Stosswellentheorie setzt sich der maximale Druck   8. 10-    bis   10-1    Sekunden lang fort, wenn ein Ambossblockkolben mit ungefähr 200 mm Länge verwendet wird.  



   Die gesamte Leistung ist dann
100    100 Watt.   



   10-4
Die Intensität jeden Impulses ist somit    J = N 8000 Watt/cm2.   



   122 
Die Energieausbeute der Schlagapparatur war 100 Joule pro Stoss. Bei einer Stossfrequenz von 25 pro Sekunde ist die Leistung der Schlagapparatur 2500 Watt.



   Die mittlere Intensität ist
2500    niitti = = 20,4 Watt/cm2.



   122   
Wenn man die Werte von J in Erg/cm2   sec-t,    die Werte der   Wellenfortpfianzungsgeschwindigkeit    in dem in Frage stehenden Medium, und die Dichte e dieses Mediums in Gleichung (4) einsetzt, erhält man
EMI5.1     

Wenn sich herausgestellt hat, dass für eine gewisse Flüssigkeit eine Behandlungsdauer von 60 Sekunden zur vollständigen Sterilisierung gemäss obigen Ergebnissen notwendig ist und wenn die Zufuhrmenge der Flüssigkeit 20 m3/Stunde beträgt, so ergibt sich für die gegebene Durchflussfläche eine Zuflussgeschwindigkeit von ungefähr 0,5 m/Sekunde. Somit muss, um die beabsichtigte Behandlungsdauer von 60 Sekunden zu erhalten, die Länge des Behandlungsgefässes 30 m sein.



   Um die Beschreibung der in Versuchen erhaltenen Resultate zu vervollständigen, werden dieselben in Tabellenform angegeben.



   Bei diesen Versuchen wurde eine Druckwelle mit einer Amplitude von 150 bis 200 kg/cm2 und einer Frequenz   von 12-15    Stössen/sec. verwendet.



   10 cm2 einer auf 10-2 verdünnten 24-Stundenzucht von Coli-Bakterien wurde zu 15 Litern physiologischer Kochsalzlösung gegeben.



   Es wurden folgende Resultate erzielt:
Anzahl von Bakterien pro Behandlungszeit 100   cm2    Flüssigkeit in Sekunden Diaphragmafilter- Plattenverfahren verfahren (Endo) 75 0 0 75 0 0 60 0 0 60 0 0 30 2 0 30 0 0 20 190 100 20 170    -   
0 etwa 50000 etwa 165000
0 etwa 50000 etwa 200000
Das Verfahren und die beschriebene Apparatur sollten nur als Beispiel betrachtet werden. So kann die in Fig. 2 dargestellte pneumatische Schlagapparatur durch andere Schlagapparaturen, die Verbrennungsgase verwenden oder elektrisch angetrieben werden, ersetzt werden. Dieselben erzeugen ebenfalls Druckwellen der beschriebenen Art.   

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Vernichten oder zur Inaktivierung von Bakterien, Virusarten oder anderen Mikroorganismen in einer Flüssigkeit, wobei in derselben Druckwellen erzeugt und fortgepflanzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in stetigem Fluss durch eine gerade Röhre, deren Länge ein Mehrfaches ihrer lichten Weite ist, getrieben wird, wobei sie die Röhre vollkommen füllt, und dass Druckwellen in der Form einer Reihe von wiederholten, positiven Stossimpulsen mit einer hohen Druckamplitude sich in der Flüssigkeit im wesentlichen in der Längsrichtung dieser Röhre fortpflanzen, wobei die Durchflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit, die wirksame Durchflusslänge der Röhre, die Druckamplitude der Stossimpulse und ihre Frequenz gegenseitig in der Weise einander angepasst werden,
    dass alle durch die Röhre fliessenden Flüssigkeitsteilchen in einem solchen Ausmasse der Behandlung ausgesetzt werden, dass alle in der Flüssigkeit vorkommenden Mikroorganismen vernichtet werden.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Druckwellen in der Grössenordnung von 10-500 kg/cm2 ist.
    2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossimpulse eine Frequenz innerhalb des hörbaren Frequenzbereiches, zwischen 10 und 10000 pro Sekunde besitzen.
    PATENTANSPRUCH II Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine gerade Röhre (1) mit einem offenen Flüssigkeitseinlass (4) und einem offenen Flüssigkeitsauslass (5), eine Pumpe (31) zur stetigen Förderung der zu behandelnden Flüssigkeit durch die Röhre (1) hindurch, ein Entlüftungsmittel (30), um die vollständige Füllung der Röhre (1) zu sichern, und an einem Ende der Röhre (1) eine mechanische Schlagapparatur (6, 13) besitzt, die Stossimpulse erzeugt.
CH349751D 1957-04-15 1957-04-15 Verfahren und Apparatur zum Vernichten von Bakterien und andern Mikroorganismen in einer Flüssigkeit CH349751A (de)

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